Kvant
Bài toán Kvant

Lời giải bài toán M579—M582, M584, M586—M594, M597; F589—F598

Bản dịch tự động sơ bộ, chất lượng thấp: có thể còn lỗi và câu chữ chưa tự nhiên. Bản này sẽ được thay bằng bản dịch tốt hơn. Bản gốc →

28

Lời giải bài toán

M579—M582, M584, M586—M594, M597;
F589—F598

M579. Chứng minh rằng với mọi số x1,x2,…,xnx_1, x_2, \dots, x_n thuộc khoảng [0; 1], bất đẳng thức đúng
x1+x2+⋯+xn+1)2⩾4(x12+x22+⋯+xn2).x_1 + x_2 + \dots + x_n + 1)^2 \geqslant 4(x_1^2 + x_2^2 + \dots + x_n^2).

Đầu tiên là lời giải. Đối với xnx_n, bất đẳng thức này là bậc hai, P2(x)=3xn2+Axn+B⩽0P_2(x) = 3x_n^2 + Ax_n + B \leqslant 0, và nó đúng trong khoảng [0; 1], nếu P2(0)⩽0P_2(0) \leqslant 0 và P2(1)⩽0P_2(1) \leqslant 0. Hai bất đẳng thức này đối với xn−1x_{n-1} cũng là bình phương, cùng dạng và có giá trị trên toàn bộ khoảng [0; 1], nếu hợp lệ cho xn−1=0x_{n-1} = 0 và xn−1=1x_{n-1} = 1. Lập luận theo cách này hơn nữa, chúng ta thấy rằng chỉ cần kiểm tra bất đẳng thức ban đầu cho các tập hợp x1,…,xnx_1, \dots, x_n của 0 và 1 là đủ. Nếu số xix_i bằng một bằng kk, thì chúng ta thu được bất đẳng thức hiển nhiên (k+1)2⩾4k(k+1)^2 \geqslant 4k (tức là, (k−1)2⩾0)(k-1)^2 \geqslant 0).

Thứ hai lời giải. Vì các số x1,x2,…,xnx_1, x_2, \dots, x_n thuộc khoảng [0; 1],
4(x12+x22+⋯+xn2)⩽4(x1+⋯+xn),4(x_1^2 + x_2^2 + \dots + x_n^2) \leqslant 4(x_1 + \dots + x_n),
và sự bất bình đẳng của chúng ta lại trùng khớp với bất đẳng thức tiếp theo
4S⩽(S+1)2.4S \leqslant (S+1)^2.
A. Plotkin.
S. Fomin

M580. Trong quốc hội, mỗi thành viên có không quá ba kẻ thù. Chứng minh rằng quốc hội có thể chia thành hai viện sao cho mỗi nghị sĩ ở cùng viện với mình sẽ không có nhiều hơn một kẻ thù. (Người ta coi rằng nếu AA là kẻ thù của BB thì BB là kẻ thù của AA)

Hãy thực hiện việc phân vùng một cách tùy ý. Nếu trong bất kỳ phòng nào, một số nghị viện AA có ⩾2\geqslant 2 kẻ thù, thì số kẻ thù của anh ta ở phòng kia là ⩽1\leqslant 1. Do đó, sau khi di chuyển AA sang phòng khác, tổng số cặp kẻ thù bên trong phòng sẽ giảm đi. Chúng tôi sẽ tiếp tục các phong trào như vậy cho đến khi đáp ứng được điều kiện yêu cầu.

O. Borodin

M581. a) Có số nào có ba chữ số mà lập phương của nó có ba chữ số bảy?
6) Với bất kỳ tập hợp số nào, số cuối cùng không phải là 0, liệu có khối lập phương nào chứa tập hợp số này không?

a) Để số n3n^3 kết thúc bằng 7, bản thân số nn phải kết thúc bằng 3, vì vậy nếu số có ba chữ số mong muốn nn tồn tại thì n=ab3=100a+10b+3=10(10a+b)+3n = ab^3 = 100a + 10b + 3 = 10(10a + b) + 3. Sau đó n3=103⋅A+102(7a+2b+9b2)+10(7b+2)+7n^3 = 10^3 \cdot A + 10^2(7a + 2b + 9b^2) + 10(7b + 2) + 7.

Số 7b+27b + 2 chuyển thành 7 khi và chỉ khi 7b7b chuyển thành 5, tức là khi b=5b = 5. Sau đó n3=103⋅A+102(7a+8)+77n^3 = 10^3 \cdot A + 10^2(7a + 8) + 77.

Số 7a+87a + 8 chuyển thành 7 khi và chỉ khi a=7a = 7.

Vì vậy, 7533753^3 hóa ra là (ít nhất) ba số bảy.

  1. Không, không dành cho tất cả mọi người. Nếu số n3n^3 chuyển thành 5 thì bản thân số nn chuyển thành 5. Nhưng số (10a+5)3(10a + 5)^3 chuyển thành 25 nếu aa là số chẵn và thành 75 nếu aa là số lẻ. Do đó, với mỗi nn số n3n^3 cuối cùng là 05, 15, 35, 45, 55, 65, 85, 95.

Ngoài ra, nếu số n3n^3 hóa ra là chữ số chẵn thì n3n^3 chia hết cho 2; thì nn chia hết cho 2 và do đó, n3n^3 chia hết cho 8. Nhưng số aa chia hết cho 8 khi và chỉ khi số tạo thành bởi các chữ số tận cùng của nó chia hết cho 8. Điều này có nghĩa là không có nn thì số n3n^3 là số chẵn có ba chữ số và chia hết cho 8.

Và đáp số sẽ là bao nhiêu trong bài toán 6), nếu chúng ta yêu cầu chữ số cuối cùng của tập hợp này là số lẻ và khác 5?

29

M582. Một tứ giác có hai đường chéo vuông góc nội tiếp trong một đường tròn tâm O. Chứng minh rằng khoảng cách từ điểm O đến mỗi cạnh bằng một nửa chiều dài cạnh đối diện.

Hình 1.

Hình 2.

M584. Có thể tưởng tượng toàn bộ không gian như một sự kết hợp của các đường thẳng, trong đó hai đường thẳng giao nhau (nghĩa là không nằm trong cùng một mặt phẳng)?

Hình 1.

Hình 2.

Đầu tiên là lời giải. Gọi K, L, M, N là trung điểm của các cạnh AB, BC, CD và AD của tứ giác nội tiếp ABCD (Hình 1), [AC] ⊥ [BD]. Hãy để chúng tôi chứng minh điều đó |ON| = |BL| và |OM| = |BK|.

Quả thực, |KL| = |MN| và [KL] || [MN] là đường trung bình của tam giác ABC và ACD có chung đáy AC. Do đó BKL = BAC = BDC (các góc nội tiếp cùng chung một cung). Hơn nữa, [OM] ⊥ [CD], và [MN] ⊥ [BD] (vì [MN] || [AC]), nên BDC = OMN. Vậy BKL = OMN. Ngoài ra, KBL = 180° – MDN = MON. Như vậy, các tam giác BKL và MON là các tam giác tắc (một cạnh và hai góc), từ đó |ON| = |BL|, |OM| = |BK|.

Bình đẳng |OK| = |DM| và |OL| = |DN| suy ra từ đường tròn của các tam giác OKL và DMN.

Thứ hai lời giải. Vẽ dây AE vuông góc với AD (Hình 2). Cung AE được nạp lên cung BC (vì ADE = BAC) nên |AE| = |BC|. Vì EAD = 90° nên ED là đường kính và O ∈ [ED]. Vì [ON] là đường trung bình của tam giác vuông ADE, |ON| = |AE|/2 = |BC|/2, như đã nêu.

I. Klumova

Hãy để chúng tôi đưa ra một ví dụ về phân vùng không gian thành các đường xiên theo cặp.

Cho đường thẳng l0 thẳng đứng (trục Oz trên Hình 1). Qua mỗi điểm T của mặt phẳng ngang α (Oxy), khác với O, ta vẽ đường thẳng TM vuông góc với đoạn OT và nghiêng với mặt phẳng α một góc arctan 1/|OT|.

Do đó, khi r = |OT| từ 0 đến +∞ đường thẳng TM sẽ nghiêng dần từ vị trí thẳng đứng l0 sang nằm ngang. Đối với r cố định, các đường thẳng TM quay quanh trục l0, tạo thành một quả bóng đơn dải Γr (Hình 2). Với mỗi r > 0, thu được một hyperbol có “cổ” bán kính r, ngày càng rộng hơn.

Các đường thẳng TM được dựng cho mọi điểm T ∈ α khác O và đường thẳng l0 tạo thành phân vùng cần thiết. Hãy chứng minh điều đó.

Trước hết ta chứng minh rằng không có hai đường thẳng nào song song. Thật vậy, nếu hai đường thẳng thuộc hai họ khác nhau Γr1 và Γr2, r1 ≠ r2 thì góc φ1 và φ2 của chúng so với mặt phẳng nằm ngang α là khác nhau. Nếu hai đường thẳng thuộc cùng một họ Γr thì hình chiếu của chúng lên mặt phẳng α hoặc lên mặt phẳng thẳng đứng sẽ rất indo chứ không song song.

(Lưu ý rằng trên mỗi hyperbolit Γr, chúng ta có thể chọn một trong hai họ bộ tạo tuyến tính: chúng ta có thể hướng vectơ TM′ từ điểm T (Hình 1) theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ. Mỗi lần chúng ta hướng nó theo cùng một cách.)

Thứ hai, bạn cần chứng minh rằng có đúng một đường thẳng đi qua mỗi điểm trong không gian. Điều này gần như hiển nhiên “từ các thông điệp liên tục”, nhưng để chứng minh chặt chẽ thì tốt hơn nên sử dụng phương pháp tọa độ.

Cho P(x; y; z) là một điểm trên đường TM trong Hình 1; P′(x; y) hình chiếu của nó lên mặt phẳng α. Sau đó |TP| = r|z|, do đó |OP′|2 = r²(1 + z²), tức là

x² + y² = r²(1 + z²).

31

M588. a) Qua một điểm nằm bên trong một tứ diện tùy ý, các đoạn có các đầu trên các mặt của tứ diện được vẽ song song với các cạnh của nó. Chứng minh rằng tổng của cả sáu tỉ số giữa độ dài các đoạn thẳng và độ dài các cạnh song song với chúng luôn bằng trem.
b) Lập và chứng minh khẳng định tương tự đối với tam giác (trong mặt phẳng).

Hình 1.

Hình 2.

M589. Trên mặt phẳng có một tập hợp n vectơ, độ dài mỗi vectơ không vượt quá 1. Chứng minh rằng bằng cách thay thế các vectơ không tác nhân của tập hợp này bằng các vectơ đối diện của chúng, ta thu được một tập hợp như vậy

Bạn có thể chứng minh (hãy thử!) rằng quỹ đạo của bất kỳ điểm ban đầu nào (x0;y0;z0)(x_0; y_0; z_0) - tập hợp các điểm thu được từ nó nhờ tác động của nhóm tất cả các phép biến đổi của chúng ta - sẽ dày đặc trên một hình cầu có bán kính x02+y02+z02\sqrt{x_0^2 + y_0^2 + z_0^2} với tâm OO, nghĩa là nó chứa các điểm trong bất kỳ đường tròn góc cạnh nhỏ nào của hình cầu.

Khó hơn bài toán - mô tả quỹ đạo chính xác của một điểm, chẳng hạn như điểm (1; 0; 0) hoặc một trong các điểm được đưa ra trong các điều kiện hoặc chỉ ra một thuật toán cho phép bạn tìm hiểu từ hai điểm trên hình cầu xem liệu một trong số chúng có thể được chuyển sang điểm kia hay không. Chúng tôi không biết lời giải những bài toán này.

N. Vasiliev

◆
a) Chúng ta hãy vẽ qua điểm OO bên trong khối tứ diện ABCDABCD các đoạn ∣A1B1∣∥∣AB∣|A_1B_1| \parallel |AB| và ∣C1D1∣∥∣CD∣|C_1D_1| \parallel |CD|, trong đó A1∈(ACD)A_1 \in (ACD), B1∈(BCD)B_1 \in (BCD), C1∈(ABC)C_1 \in (ABC), D1∈(ABD)D_1 \in (ABD) (Hình 1). Các đoạn này xác định một mặt phẳng cắt các mặt ABCABC và ABDABD dọc theo các đường thẳng PNPN và MQMQ, song song với (AB)(AB) và các mặt ACDACD và BCDBCD - dọc theo các đường thẳng MNMN và PQPQ, song song (CD)(CD). Điều này có nghĩa là tứ giác MNPQMNPQ là hình bình hành. chúng tôi có

∣A1B1∣∣AB∣=∣MQ∣∣AB∣=∣DM∣∣AD∣,\frac{|A_1B_1|}{|AB|} = \frac{|MQ|}{|AB|} = \frac{|DM|}{|AD|},

∣C1D1∣∣CD∣=∣MN∣∣CD∣=∣AM∣∣AD∣.\frac{|C_1D_1|}{|CD|} = \frac{|MN|}{|CD|} = \frac{|AM|}{|AD|}.

Từ đây

∣A1B1∣∣AB∣+∣C1D1∣∣CD∣=∣DM∣∣AD∣+∣AM∣∣AD∣=∣DM∣+∣AM∣∣AD∣=1.\frac{|A_1B_1|}{|AB|} + \frac{|C_1D_1|}{|CD|} = \frac{|DM|}{|AD|} + \frac{|AM|}{|AD|} = \frac{|DM|+|AM|}{|AD|} = 1.

Vì vậy, tổng tỷ số giữa độ dài của các đoạn được vẽ với chiều dài các cạnh cắt của tứ diện song song với chúng bằng một. Do đó, tổng của tất cả sáu tỷ số giữa độ dài của các đoạn thẳng với độ dài các cạnh song song của chúng bằng hai.

Đặt OO là một điểm bên trong ΔABC\Delta ABC, A1A2A_1A_2, B1B2B_1B_2, C1C2C_1C_2 - các đoạn thẳng song song với các cạnh của tam giác (Hình 2). Từ sự giống nhau của các tam giác ABCABC, C1CC2C_1CC_2 và A1AA2A_1AA_2 ta thu được (để biết ký hiệu, xem Hình 2)

∣C1C2∣∣AB∣=∣CC1∣∣AC∣=x+y∣AC∣,\frac{|C_1C_2|}{|AB|} = \frac{|CC_1|}{|AC|} = \frac{x+y}{|AC|},

∣A1A2∣∣BC∣=∣AA2∣∣AC∣=z+y∣AC∣.\frac{|A_1A_2|}{|BC|} = \frac{|AA_2|}{|AC|} = \frac{z+y}{|AC|}.

Ngoài ra, ∣B1B2∣∣AC∣=x+z∣AC∣\frac{|B_1B_2|}{|AC|} = \frac{x+z}{|AC|} (xem Hình 2). Đó là lý do tại sao

∣A1A2∣∣BC∣+∣B1B2∣∣AC∣+∣C1C2∣∣AB∣=\frac{|A_1A_2|}{|BC|} + \frac{|B_1B_2|}{|AC|} + \frac{|C_1C_2|}{|AB|} =

=z+y∣AC∣+x+z∣AC∣+x+y∣AC∣=2(x+y+z)∣AC∣=2,= \frac{z+y}{|AC|} + \frac{x+z}{|AC|} + \frac{x+y}{|AC|} = \frac{2(x+y+z)}{|AC|} = 2,

Q.E.D.

E. Yasinovy

◆
Chúng ta hãy cho lời giải bài toán 6). Nó dựa trên tuyên bố đơn giản sau đây:

Bổ đề. Nếu a⃗,b⃗,c⃗\vec{a}, \vec{b}, \vec{c} là các vectơ trên mặt phẳng có độ dài không vượt quá 1 thì độ dài tổng hoặc hiệu của một số hai trong số chúng cũng không vượt quá 1.

Thật vậy, trong sáu vectơ a⃗,b⃗,c⃗,−a⃗,−b⃗,−c⃗\vec{a}, \vec{b}, \vec{c}, -\vec{a}, -\vec{b}, -\vec{c} có hai vectơ có góc không vượt quá 1.

32

n vectơ có tổng có độ dài
a) không vượt quá n\sqrt{n};
b) không vượt quá 2\sqrt{2}.

Hình 1.

Hình 2.

Hình 3.

Hình 4.

M590. a) Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức ∣cos⁡x∣+∣cos⁡2x∣|\cos x| + |\cos 2x|. Chứng minh rằng với mọi số xx và 60∘60^\circ. Nhưng hiển nhiên, sự khác biệt giữa hai vectơ này sẽ không vượt quá 1 (Hình 1).

Tuyên bố bài toán hiện được chứng minh như sau. Cho n>1n > 1 và ana_n là số nhỏ nhất có tính chất sau: với mọi vectơ a⃗1,…,a⃗n\vec{a}_1, \dots, \vec{a}_n trên mặt phẳng sao cho ∣a⃗1∣≤1|\vec{a}_1| \leq 1, …, ∣a⃗n∣≤1|\vec{a}_n| \leq 1, trong tổng x=±a1±⋯±anx = \pm a_1 \pm \dots \pm a_n, ta có thể chọn các dấu sao cho ∣x⃗∣≤an|\vec{x}| \leq a_n. Chúng ta cần kiểm tra xem an≤2a_n \leq \sqrt{2}. Bổ đề cho thấy rằng nếu n>3n > 3 thì an=an−1a_n = a_{n-1}. Vì vậy an=a2a_n = a_2. Nhưng, hiển nhiên, a2=2a_2 = \sqrt{2} (Hình 2), điều này hoàn tất chứng minh.

Điều tò mò là kết quả đã được chứng minh (với hằng số kém hơn một chút) cũng có giá trị đối với phương pháp đo chiều dài của vectơ “phi Euclide”, trong đó vai trò của vòng tròn đơn vị được thực hiện bởi một hình đối xứng tâm lồi tùy ý bao quanh Φ\Phi trên mặt phẳng. Phương pháp này rất phổ biến trong toán học hiện đại và bao gồm những điều sau đây.

Để thay đổi độ dài a⃗\vec{a}, chúng ta ngắt vectơ này khỏi tâm đối xứng OO của hình Φ\Phi - đặt a⃗=OA\vec{a} = OA - và tìm số nhỏ nhất λ>0\lambda > 0 sao cho A∈λΦA \in \lambda \Phi (λФ là ảnh của hình Φ\Phi khi tiếp xúc với tâm OO và hệ số λ\lambda - xem Hình 3; chúng ta giả sử rằng Φ chứa ranh giới của chính nó và điểm OO nằm bên trong Φ\Phi). Con số này là λ\lambda và được coi là “độ dài tổng quát” ∣a⃗∣Φ|\vec{a}|_\Phi của vectơ a⃗\vec{a}. Rõ ràng là nếu Φ\Phi là một đường tròn có bán kính 1 thì ∣a⃗∣Φ=∣a⃗∣|\vec{a}|_\Phi = |\vec{a}| và ∣OA∣Φ<1  ⟺  A∈Φ|OA|_\Phi < 1 \iff A \in \Phi cũng vậy. Trong sóng nói, chúng ta thay đổi độ dài của vectơ bằng cách chọn các tỷ lệ khác nhau theo các hướng khác nhau. Có thể dễ dàng xác minh rằng số đã nhập ∣a⃗∣Φ|\vec{a}|_\Phi có các đặc tính chung về độ dài; đặc biệt, bất đẳng thức ∣a⃗+b⃗∣Φ<∣a⃗∣Φ+∣b⃗∣Φ|\vec{a} + \vec{b}|_\Phi < |\vec{a}|_\Phi + |\vec{b}|_\Phi là đúng (Kiểm tra! Ở đây bạn cần độ lồi của hình Φ\Phi).

Một sự tương tự của tuyên bố đã được chứng minh ở trên trông như thế này. Nếu ∣a⃗1∣Φ≤1|\vec{a}_1|_\Phi \leq 1, …, ∣a⃗n∣Φ≤1|\vec{a}_n|_\Phi \leq 1 thì trong tổng x⃗=±a1±a2±⋯±an\vec{x} = \pm a_1 \pm a_2 \pm \dots \pm a_n ta có thể chọn các dấu sao cho ∣x⃗∣Φ≤2|\vec{x}|_\Phi \leq 2.

Việc chứng minh tuân theo sơ đồ tương tự; Chỉ có cách chứng minh bổ đề mới yêu cầu lập luận mới, vì bây giờ chúng ta không thể khẳng định rằng nếu ∣a⃗∣Φ,∣b⃗∣Φ≤1|\vec{a}|_\Phi, |\vec{b}|_\Phi \leq 1 và (a,b)≤60∘(a, b) \leq 60^\circ thì ∣a−b∣Φ≤1|a - b|_\Phi \leq 1.

Vì vậy hãy để ∣a⃗∣Φ,∣b⃗∣Φ,∣c∣Φ≤1|\vec{a}|_\Phi, |\vec{b}|_\Phi, |c|_\Phi \leq 1. Điều này có nghĩa là các điểm A,B,CA, B, C sao cho OA=a⃗,OB=b⃗,OC=c⃗OA = \vec{a}, OB = \vec{b}, OC = \vec{c} thuộc về Φ\Phi.

Hãy để OD=a+bOD = a + b. Rõ ràng là, khi xét đến khả năng xảy ra điểm CC, chúng ta có thể giới hạn mình trong trường hợp CC thuộc góc BODBOD. Nếu CC nằm trong tam giác OBDOBD thì P−bP_-b (C) nằm trong tam giác AOB′AOB' (ở đây P−bP_-b là bản dịch song song của vectơ −b-b). Do đó, P−bP_-b (C) ∈ Ф, nên trong trường hợp này là ∣c−b∣Φ≤1|c - b|_\Phi \leq 1. Chúng ta chia phần còn lại của góc BODBOD thành các vùng I và II, như trong Hình 4. Nếu điểm CC nằm trong vùng I, thì điểm DD thuộc tam giác ABCABC nằm trong Ф, và do đó ∣a⃗+b⃗∣Φ≤1|\vec{a} + \vec{b}|_\Phi \leq 1, và nếu CC nằm trong vùng II, thì rõ ràng, điểm đó P−bP_-b (C) thuộc tứ giác lồi OACBOACB nằm trong hình Φ\Phi, và chúng ta lại thu được ∣c−b∣Φ≤1|c - b|_\Phi \leq 1 đó.

Bây giờ giới thiệu các số an=an(Φ)a_n = a_n(\Phi) như trên, chúng ta lại thấy an(Φ)=a2(Φ)a_n(\Phi) = a_2(\Phi) tại n>2n > 2. Nhưng a2(Φ)≤2a_2(\Phi) \leq 2 hoặc ∣a1+a2∣Φ≤∣a1∣Φ+∣a2∣Φ≤2|a_1 + a_2|_\Phi \leq |a_1|_\Phi + |a_2|_\Phi \leq 2 và do đó an(Φ)≤2a_n(\Phi) \leq 2, đó là những gì được yêu cầu. Chúng ta cũng hãy lưu ý rằng đối với một số tùy ý Φ\PhiCONSTANTУ 2 không thể giảm được: coi gram song song ABCDABCD là Ф và các vectơ OAOA và OBOB là a⃗1\vec{a}_1 và a⃗2\vec{a}_2.

A. Âm mưu

a) Đặt t=∣cos⁡x∣∈[0;1]t = |\cos x| \in [0; 1] và xét hàm y(t)=t+∣2t2−1∣y(t) = t + |2t^2 - 1| trên khoảng [0; 1].

Nếu 0<t<120 < t < \frac{1}{\sqrt{2}} thì

33

Mọi số tự nhiên nn tổng
∣cos⁡x∣+∣cos⁡2x∣+⋯+∣cos⁡2nx∣|\cos x| + |\cos 2x| + \dots + |\cos 2^n x|
b) không nhỏ hơn n4\frac{n}{4};
c) không nhỏ hơn n2\frac{n}{2}.

y(t)=t+(1−2t)(1+2t)≥t+(1−2t)=1−t(2−1)≥1−12(2−1)=12.y(t) = t + (1 - \sqrt{2} t) (1 + \sqrt{2} t) \geq t + (1 - \sqrt{2} t) = 1 - t(\sqrt{2} - 1) \geq 1 - \frac{1}{\sqrt{2}} (\sqrt{2} - 1) = \frac{1}{2}.

Nếu 12<t≤1\frac{1}{\sqrt{2}} < t \leq 1 thì y(t)≥t≥12y(t) \geq t \geq \frac{1}{\sqrt{2}}. Do đó, y(t)≥12y(t) \geq \frac{1}{\sqrt{2}} cho mọi t∈[0;1]t \in [0; 1]. Nhưng ở t=12t = \frac{1}{\sqrt{2}} (tức là x=π4x = \frac{\pi}{4}) y(t)=12y(t) = \frac{1}{\sqrt{2}}. Điều này có nghĩa là giá trị nhỏ nhất của biểu thức ∣cos⁡x∣+∣cos⁡2x∣|\cos x| + |\cos 2x| là 12\frac{1}{\sqrt{2}}.

Có thể đạt được kết quả tương tự bằng cách nhận thấy rằng đồ thị của hàm y(t)y(t) trên khoảng [0; 1] bao gồm hai mảnh parabol:

y(t)={−2t2+t+1при t∈[0;12],2t2+t−1при t∈[12;1],y(t) = \begin{cases} -2t^2 + t + 1 & \text{при } t \in \left[0; \frac{1}{\sqrt{2}}\right], \\ 2t^2 + t - 1 & \text{при } t \in \left[\frac{1}{\sqrt{2}}; 1\right], \end{cases}

và sau đó kiểm tra cẩn thận ít nhất từng phần (xem hình).

Tương tự, ta có thể chứng minh bất đẳng thức đơn giản hơn
2∣cos⁡x∣+∣cos⁡2x∣≥12|\cos x| + |\cos 2x| \geq 1
và thậm chí kết hợp nó với sự bất bình đẳng
∣cos⁡x∣+∣cos⁡2x∣≥12|\cos x| + |\cos 2x| \geq \frac{1}{\sqrt{2}}

trong một:

a∣cos⁡x∣+∣cos⁡2x∣≥min⁡{1,a2},a|\cos x| + |\cos 2x| \geq \min\{1, \frac{a}{\sqrt{2}}\},

hợp lệ cho tất cả các số thực a≥0a \geq 0 và xx (tự kiểm tra điều này).

b) Hãy ký hiệu số lượng
∣cos⁡x∣+∣cos⁡2x∣+∣cos⁡4x∣+⋯+∣cos⁡2nx∣|\cos x| + |\cos 2x| + |\cos 4x| + \dots + |\cos 2^n x|

qua σn(x)\sigma_n(x). Hãy đặt f(x)=∣cos⁡x∣+∣cos⁡2x∣f(x) = |\cos x| + |\cos 2x|. Theo điều đã được chứng minh ở điểm a) f(x)≥12f(x) \geq \frac{1}{\sqrt{2}}, vậy

σn(x)=f(x)+f(4x)+f(16x)+⋯+f(2n[n−12]x)≥12+⋯+12=([n−12]+1)12≥n22>n4.\sigma_n(x) = f(x) + f(4x) + f(16x) + \dots + f(2^n \left[\frac{n-1}{2}\right] x) \geq \frac{1}{\sqrt{2}} + \dots + \frac{1}{\sqrt{2}} = \left(\left[\frac{n-1}{2}\right] + 1\right) \frac{1}{\sqrt{2}} \geq \frac{n}{2\sqrt{2}} > \frac{n}{4}.

c) Trước tiên chúng ta hãy chứng minh rằng nếu ∣cos⁡x∣≤12|\cos x| \leq \frac{1}{2} thì ∣cos⁡x∣+∣cos⁡2x∣≥1|\cos x| + |\cos 2x| \geq 1. Thật vậy, nếu t=∣cos⁡x∣≤12t = |\cos x| \leq \frac{1}{2} thì cos⁡2x=2t2−1≤2⋅(12)2−1<0\cos 2x = 2t^2 - 1 \leq 2 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^2 - 1 < 0. Kể từ đây,

∣cos⁡x∣+∣cos⁡2x∣=t+1−2t2=1+2t(12−t)≥1.|\cos x| + |\cos 2x| = t + 1 - 2t^2 = 1 + 2t \left(\frac{1}{2} - t\right) \geq 1.

Hãy chuyển sang bài toán c). Chúng ta hãy sửa xx và nn rồi gọi số nguyên k∈[0;n]k \in [0; n] là “xấu” nếu ∣cos⁡2kx∣<12|\cos 2^k x| < \frac{1}{2} và “tốt” nếu ∣cos⁡2kx∣≥12|\cos 2^k x| \geq \frac{1}{2}. Từ những gì đã được chứng minh ở trên, suy ra rằng mọi số “xấu” kk (ngoại trừ k=nk = n) đều được theo sau bởi một số “tốt” k+1k + 1 và ∣cos⁡2kx∣+∣cos⁡2k+1x∣≥1|\cos 2^k x| + |\cos 2^{k+1} x| \geq 1. Bây giờ chúng ta hãy đánh số tất cả các số “xấu” theo thứ tự tăng dần:

1≤k1<k2<⋯<kr≤n(r−количество«плохих»чисел).1 \leq k_1 < k_2 < \dots < k_r \leq n (r - количество «плохих» чисел).

Vì những điều trên, kj+1≥kj+2(j=1,…,r−1)k_{j+1} \geq k_j + 2 (j = 1, \dots, r - 1). Đồng thời

35

M592. Chứng minh rằng đối với một tam giác bất kỳ, hình chiếu của đường kính đường tròn ngoại tiếp vuông góc với một cạnh của tam giác lên đường thẳng chứa cạnh thứ hai có độ dài bằng tam giác đó.

M593. Bên trong đường tròn G có n dốc. Chứng minh rằng độ dài ranh giới giao nhau của các đường tròn này không vượt quá độ dài đường tròn Г nếu a) n = 2;
b) Tâm của tất cả n dốc nằm trên cùng một đường kính của đường tròn D;
c) tất cả n hệ số góc đều chứa tâm đường tròn G.

Hình 1.

Hình 2.

Hình 3.

Gọi [LK][LK] là hình chiếu của đường kính DEDE của đường tròn ngoại tiếp tam giác ABCABC ([DE]⊥[AC][DE] \perp [AC]) lên đường thẳng chứa cạnh BCBC (xem hình). Hiển nhiên là DEK^=ACB^\widehat{DEK} = \widehat{ACB} (khoảng cách của các tứ giác DEKLDEKL và DFCLDFCL). Do đó ∣LK∣=∣DE∣⋅sin⁡DEK^=∣DE∣⋅sin⁡ACB^=∣AB∣|LK| = |DE| \cdot \sin \widehat{DEK} = |DE| \cdot \sin \widehat{ACB} = |AB|, đó là điều cần chứng minh.

I. Klumova

  1. Đặt tâm O1,O2,…,OnO_1, O_2, \dots, O_n của tất cả n đường tròn nằm trên cùng đường kính của đường tròn ngoài Γ\Gamma. Chúng ta hãy biểu thị bằng RR bán kính của hình tròn Γ\Gamma và bằng rir_i bán kính của hình tròn có tâm OiO_i.

Nếu các vòng tròn “bên trong” không giao nhau (được phép chạm vào), thì độ dài ranh giới giao nhau của chúng bằng ∑i=1n2πri=π∑i=1n2ri≤2πR\sum_{i=1}^{n} 2\pi r_i = \pi \sum_{i=1}^{n} 2r_i \leq 2\pi R, đó là điều chúng ta cần chứng minh.

Đối với trường hợp tổng quát, bổ đề sau đây:
Đặt các đường tròn có tâm O1,O2,O1′O_1, O_2, O'_1 như trong Hình 1. Sau đó

AB^+BM^>AM^\widehat{AB} + \widehat{BM} > \widehat{AM}

(bằng AB^\widehat{AB} chúng tôi biểu thị độ dài của các vòng tròn ABAB).

Chứng minh bổ đề. Hãy dựng một đường tròn phụ có tâm O1′O'_1 như trên Hình 2. Dễ dàng chứng minh rằng BM^+MC^>BC^\widehat{BM} + \widehat{MC} > \widehat{BC}. Tiếp theo, AB^+BC^=AMC^\widehat{AB} + \widehat{BC} = \widehat{AMC}. Cộng hai quan hệ này, chúng ta thu được AB^+BM^>AM^\widehat{AB} + \widehat{BM} > \widehat{AM}, theo yêu cầu.

Chúng ta áp dụng bổ đề và ngay lập tức thu được chứng minh khẳng định cho trường hợp hai đường tròn (xem Hình 3).

Bây giờ chúng ta có n đường tròn có tâm O1,O2,…,OnO_1, O_2, \dots, O_n trên cùng đường kính đường tròn Γ\Gamma.

Chúng ta hãy biểu thị bằng Γ1\Gamma_1 ranh giới liên kết của chúng (sau đây chúng ta sẽ gọi Γ1\Gamma_1 một đường viền). Chúng ta hãy tách chuỗi các đường viền Γ1,Γ2,Γ3,…,Γn\Gamma_1, \Gamma_2, \Gamma_3, \dots, \Gamma_n, trong đó đường viền Γi+1\Gamma_{i+1} được lấy từ đường viền Γi\Gamma_i bằng cách thay thế hình tròn có tâm OiO_i bằng hình tròn có tâm Oi′O'_i trên cùng đường kính của hình tròn Γ\Gamma, chạm vào các ranh giới của hình tròn có tâm OiO_i từ bên trong và hình tròn có tâm Oi+1O_{i+1} từ bên trong bên ngoài (trên Hình 4 cho thấy đường viền màu đen ban đầu Γ1\Gamma_1 chuyển thành đường viền màu xanh lam Γ2\Gamma_2; Hình 5 hiển thị đường viền màu đỏ Γ5\Gamma_5 và các vòng tròn ban đầu được đánh dấu bằng một đường chấm màu đen).

Gọi LiL_i là độ dài của đường viền Γi\Gamma_i. Dựa trên Bổ đề Li≤Li+1L_i \leq L_{i+1}, và đẳng thức đạt được khi và chỉ khi đường tròn có tâm Oi′O'_i trùng với đường tròn có tâm OiO_i. Đường viền cuối cùng Γn\Gamma_n sẽ là ranh giới của liên kết, giống như thế này và tất cả k hình tròn, và do đó, theo nhận xét ở đầu lời giải, độ dài của nó là Ln≤2πRL_n \leq 2\pi R. Vì vậy, L1≤L2≤⋯≤Ln≤2πRL_1 \leq L_2 \leq \dots \leq L_n \leq 2\pi R, đó là điều bắt buộc.

C) Bây giờ chúng ta chuyển sang trường hợp tất cả các đường tròn đều chứa tâm O của đường tròn ngoài Γ\Gamma.

Rõ ràng, đường viền có thể được chia thành các cung của các vòng tròn bên trong có tính chất sau: khi di chuyển dọc theo mõm ABAB từ AA đến BB khoảng cách đến tâm O của vòng tròn Γ\Gamma giảm đi. Vì tất cả các đường tròn đều chứa tâm của đường tròn Γ\Gamma nên bất kỳ bán kính nào của nó đều cắt đường viền một lần.

Do đó, với lời giải bài toán chỉ cần chứng minh rằng AB^≤Ra\widehat{AB} \leq Ra, trong đó aa là số đo radian của góc AOBAOB; thì chiều dài của đường viền, là tổng độ dài của các cung, sẽ không quá 2πR\pi R.

36

Trước tiên chúng ta hãy xem xét trường hợp chính khi cung ABAB của đường tròn có tâm OiO_i không chạm vào đường tròn Γ\Gamma. Chúng ta hãy vẽ một đường tròn KK bán kính R/2R/2 đi qua các điểm OO và AA (Hình 6); nó cắt đường tròn tâm OiO_i tại các điểm AiA_i và CC. Chúng ta biểu thị bằng ll độ dài của cung tròn KK, nằm giữa các điểm AA và CC và tiếp tuyến với đường tròn Γ\Gamma. Không khó để chứng minh điều đó AC→<l\overrightarrow{AC} < l. Mặt khác, l=R⋅φl = R \cdot \varphi, trong đó φ\varphi là số đo radian của góc AOCAOC; do đó AC→<Rφ\overrightarrow{AC} < R\varphi. Do đó, nếu chúng ta có thể vẽ cung ABAB thành các cung nhỏ hơn, qua các đầu của cung đó và điểm OO, chúng ta có thể kiểm tra một đường tròn có bán kính không lớn hơn R/2R/2, thì qua đó chúng ta sẽ chứng minh được bất đẳng thức AB→<Rα\overrightarrow{AB} < R\alpha. Hãy để chúng tôi mô tả phương pháp phân vùng như vậy.

Xét đường tròn K′K', đối xứng với đường tròn KK so với đường thẳng OCOC; để nó cắt cung ABAB tại điểm A1A_1, và điểm A′A' đối xứng với điểm AA. Hãy nhớ rằng cung ABAB đã được chọn sao cho ∣AO∣>∣A1O∣|AO| > |A_1O|; do đó ∣A′O∣>∣A1O∣|A'O| > |A_1O|, từ đó COA1→>COA′→=φ\overrightarrow{COA_1} > \overrightarrow{COA'} = \varphi. Tiếp theo, chúng ta sẽ phản chiếu đối xứng đường tròn K′K' so với đường thẳng OA1OA_1, v.v. Vì với cách chia cung như vậy, ABAB các cung nhỏ AC→,CA1→\overrightarrow{AC}, \overrightarrow{CA_1}, … có thể nhìn thấy từ điểm OO ở một góc không nhỏ hơn φ\varphi, thông qua một số lần phản xạ hữu hạn, điểm BB rơi vào bên trong đường tròn phản xạ (trong Hình 6 đường tròn này là ảnh dưới dạng một điểm).

Sau đó, làm hình tròn cuối cùng, bạn cần lấy hình tròn có bán kính nhỏ hơn R/2R/2, đi qua các điểm OO, BB và điểm kết quả cuối cùng của phân vùng.

Phân vùng cần thiết đã được xây dựng.

Vẫn còn phải xét trường hợp cung ABAB bên trong đường tròn chạm vào đường tròn Γ\Gamma. Mục tiêu của chúng ta là chứng minh bất đẳng thức AB→<Rα\overrightarrow{AB} < R\alpha. Giả sử điều ngược lại: đặt AB→>Rα\overrightarrow{AB} > R\alpha. Khi đó có ε>0\varepsilon > 0 sao cho AB→>ε+Rα=(R+εα)α\overrightarrow{AB} > \varepsilon + R\alpha = \left( R + \frac{\varepsilon}{\alpha} \right)\alpha. Nhưng nếu bán kính của vòng tròn bên ngoài tăng lên một chút, chẳng hạn như εα\frac{\varepsilon}{\alpha}, thì sẽ không có tiếp xúc với cung ABAB, và do đó AB→<(R+εα)α\overrightarrow{AB} < \left( R + \frac{\varepsilon}{\alpha} \right)\alpha. Chúng tôi đã đi đến bất đồng. Vì vậy, AB→<Rα\overrightarrow{AB} < R\alpha cũng trong trường hợp này.

Lưu ý rằng độ dài ranh giới của phần giao các vòng tròn của chúng ta trùng với độ dài của vòng tròn Γ\Gamma chỉ trong trường hợp tất cả các vòng tròn bên trong đi qua tâm OO của vòng tròn Γ\Gamma và chạm vào nó (Hình 7).

S. Kazakov

M594. Tìm tất cả các số thực aa tồn tại các số thực không âm x1x_1, x2x_2, x3x_3, x4x_4, x5x_5 thỏa mãn -

Hãy thực hiện thao tác sau: nhân số khớp đầu tiên với a2a^2, số thứ hai với (−2a)(-2a) và cộng với số khớp thứ ba. chúng tôi nhận được

∑k=15(a2kxk−2ak3xk+k5xk)=0\sum_{k=1}^{5} \left( a^2 kx_k - 2ak^3 x_k + k^5 x_k \right) = 0

37

∑k=15kxk=a,∑k=15k3xk=a2,∑k=15k5xk=a3.\sum_{k=1}^{5} kx_k = a, \quad \sum_{k=1}^{5} k^3 x_k = a^2, \quad \sum_{k=1}^{5} k^5 x_k = a^3.

Vì các số x1,…,x5x_1, \dots, x_5 không âm nên nhiều nhất một trong số chúng có thể khác 0; trong trường hợp này, hệ số tại đó phải chuyển về 0. Nếu tất cả xkx_k đều bằng 0, việc khớp ∑k=15kxk=a\sum_{k=1}^{5} kx_k = a sẽ cho a=0a = 0. Nếu một trong xkx_k khác 0, thì từ (1) chúng ta thu được thêm năm giá trị cho a:1,4,9,16,25a: 1, 4, 9, 16, 25. Tất cả các giá trị này thực sự hợp lệ: đối với mỗi giá trị, kết quả khớp ∑k=15kxk=a\sum_{k=1}^{5} kx_k = a cho phép bạn tìm lời giải tương ứng: (1;0;0;0;0);(0;2;0;0;0);(0;0;3;0;0);(0;0;0;0;4;0);(0;0;0;0;5)(1; 0; 0; 0; 0); (0; 2; 0; 0; 0); (0; 0; 3; 0; 0); (0; 0; 0; 0; 4; 0); (0; 0; 0; 0; 5); Một kiểm tra tầm thường cho thấy rằng lời giải này thỏa mãn các kết quả phù hợp còn lại.

A. Savin

M597. Hãy đặt
xn=1+12+⋯+1n.x_n = 1 + \frac{1}{2} + \dots + \frac{1}{n}.
a) Chứng minh sự tồn tại của giới hạn
γ=lim⁡n→∞(xn−ln⁡n).\gamma = \lim_{n \to \infty} (x_n - \ln n).
b) Chứng minh rằng với mọi n,m∈Nn, m \in N
γ<xn+xm−xnm≤1.\gamma < x_n + x_m - x_{nm} \leq 1.
c) Tìm γ\gamma chính xác đến 0,1.

a) Từ định lý Weierstrass (“Đại số và Nguyên tắc phân tích 9”, đoạn 32) dễ dàng suy ra: nếu (an)(a_n) và (βn)(\beta_n) tăng dần và tiêu diệt các dãy, an<βna_n < \beta_n với mọi nn và lim⁡n→∞(βn−an)=0\lim_{n \to \infty} (\beta_n - a_n) = 0, thì các dãy (an)(a_n) và (βn)(\beta_n) có giới hạn chung c=lim⁡n→∞an=lim⁡n→∞βnc = \lim_{n \to \infty} a_n = \lim_{n \to \infty} \beta_n và an<c<βna_n < c < \beta_n với tất cả nn.

Đối với một chuỗi cho trước (xn)(x_n), hãy xem xét hai chuỗi:
γn=xn−ln⁡(n+1),Γn=xn−ln⁡n.\gamma_n = x_n - \ln (n + 1), \quad \Gamma_n = x_n - \ln n.
Dễ dàng nhận thấy chúng thỏa mãn các điều kiện của bổ đề
(γn<Γn;lim⁡n→∞(Γn−γn)=lim⁡n→∞ln⁡(1+1n)=0;(\gamma_n < \Gamma_n; \lim_{n \to \infty} (\Gamma_n - \gamma_n) = \lim_{n \to \infty} \ln \left( 1 + \frac{1}{n} \right) = 0;
γn−γn−1=∫n−1n(1n−1x+1)dx>0,\gamma_n - \gamma_n^{-1} = \int_{n-1}^{n} \left( \frac{1}{n} - \frac{1}{x+1} \right) dx > 0,
kể từ 1n−1x+1>0\frac{1}{n} - \frac{1}{x+1} > 0 tại x∈[n−1;n]x \in [n-1; n]; tương tự như Γn−Γn−1<0\Gamma_n - \Gamma_{n-1} < 0. Do đó, các chuỗi (γn)(\gamma_n) và (Γn)(\Gamma_n) có giới hạn chung γ=lim⁡n→∞γn=lim⁡n→∞γn<γ<Γn\gamma = \lim_{n \to \infty} \gamma_n = \lim_{n \to \infty} \gamma_n < \gamma < \Gamma_n cho tất cả nn.

Vậy giới hạn γ=lim⁡n→∞Γn\gamma = \lim_{n \to \infty} \Gamma_n tồn tại. (Điều này lần đầu tiên được chỉ ra bởi L. Euler. Số γ\gamma được gọi là hằng số Euler.)
b) Dễ dàng nhận thấy xn+xm−xnm=(xn+xm−xn)−(x2n−xn)−(x3n−x2n)−⋯−(xnm−xn(m−1))≤xm−n⋅12n−n⋅13n−⋯−n⋅1mn=1x_n + x_m - x_{nm} = (x_n + x_m - x_n) - (x_{2n} - x_n) - (x_{3n} - x_{2n}) - \dots - (x_{nm} - x_{n(m-1)}) \leq x_m - n \cdot \frac{1}{2n} - n \cdot \frac{1}{3n} - \dots - n \cdot \frac{1}{mn} = 1.

Mặt khác, Γnm≤Γn\Gamma_{nm} \leq \Gamma_n, đó là
xnm−ln⁡(mn)≤xn−ln⁡n,xn−xnm−ln⁡n+ln⁡(mn)≥0.x_{nm} - \ln (mn) \leq x_n - \ln n, \quad x_n - x_{nm} - \ln n + \ln (mn) \geq 0.

Nhưng Γm>γ\Gamma_m > \gamma, đó là
xm−ln⁡m>γ.x_m - \ln m > \gamma.

Cộng các bất đẳng thức (*) và (**), ta thu được
xn−xnm+xm>γ,x_n - x_{nm} + x_m > \gamma,
Q.E.D.

b) Để tính γ\gamma chính xác đến 0,1, chúng ta sử dụng kết quả của lời giải bài toán.

Vì γn<γ<Γn\gamma_n < \gamma < \Gamma_n, nên khi lấy n=100n = 100 thành viên của dãy, chúng ta nhận được 0,57<γ<0,580,57 < \gamma < 0,58, do đó, γ≈0,5\gamma \approx 0,5.

Giá trị gần đúng của số γ\gamma đã biết: γ=0,577\gamma = 0,577…

B. Yasinsky

38

F589. Một xi lanh có thể tích 10 lít, đóng kín bằng pít-tông và đặt trong bộ điều nhiệt ở nhiệt độ 40 ° C, chứa 0,05 mol hai chất. Xác định khối lượng chất lỏng trong xi lanh sau khi lăn đẳng nhiệt, việc giải phóng chất lỏng này làm thể tích dưới pít-tông giảm 3 lần. Áp suất hơi bão hòa của chất lỏng thứ nhất ở nhiệt độ 40° C là 0,7 10⁴ Pa, chất lỏng thứ hai - 1,7 10⁴ Pa. Vẽ đường đẳng nhiệt lăn. Khối lượng mol của chất lỏng thứ nhất là 1,8 10⁻² kk/mol, chất lỏng thứ hai là 4,6 10⁻² kk/mol.

Nếu lúc đầu cả hai chất trong bình đều ở trạng thái khí, thì áp suất trong bình là tổng áp suất riêng phần của các chất khí: p=p1+p2p = p_1 + p_2, trong đó p1=v1RT/Vp_1 = v_1RT/V, p2=v2RT/Vp_2 = v_2RT/V (v1=v2=0,05v_1 = v_2 = 0,05 mol, V=10V = 10 l, T=313T = 313 K). Thay thế dữ liệu số, chúng tôi tìm thấy

p1=p2≈1,3⋅104 Pa.p_1 = p_2 \approx 1,3 \cdot 10^4 \text{ Pa}.

Chúng ta thấy rằng p1p_1 lớn hơn áp suất pH.1p_{H.1} của hơi bão hòa của chất lỏng thứ nhất (pH.1=0,7⋅104 Pap_{H.1} = 0,7 \cdot 10^4 \text{ Pa}). Do đó, ban đầu một phần khí thứ nhất ngưng tụ và áp suất riêng phần của khí này là pH.1p_{H.1}. Vì p2<pH.2=1,7⋅104 Pap_2 < p_{H.2} = 1,7 \cdot 10^4 \text{ Pa}, chất thứ hai thực sự ở trạng thái khí và áp suất riêng phần của nó là p2p_2.

Vậy ban đầu áp suất trong bình bằng

p0=pH.1+p2≈2⋅104 Pa.p_0 = p_{H.1} + p_2 \approx 2 \cdot 10^4 \text{ Pa}.

Khi các khí giảm đi thì áp suất của khí thứ nhất không đổi và bằng pH.1p_{H.1}. Áp suất của khí thứ hai trong quá trình đẳng nhiệt skatin sẽ tăng cho đến khi bằng pH.2p_{H.2}. Chúng ta hãy xem ở thể tích nào V′V' thì áp suất của khí thứ hai trở nên bằng pH.2p_{H.2}:

pH.2V′=v2RT⇒V′=v2RTpH.2≈7,6 л.p_{H.2}V' = v_2RT \Rightarrow V' = \frac{v_2RT}{p_{H.2}} \approx 7,6 \text{ л}.

Do đó, áp suất trong bình đẳng nhiệt tăng khi thể tích giảm xuống 7,6 lít. Thể tích tiếp tục giảm xuống V′′=313V'' = 3 \frac{1}{3} l sẽ xảy ra ở áp suất không đổi

p′=pH.1+pH.2=2,4⋅104 Pa.p' = p_{H.1} + p_{H.2} = 2,4 \cdot 10^4 \text{ Pa}.

Đồ thị phụ thuộc p(V)p(V) được thể hiện trên hình.

Hãy tìm khối lượng chất lỏng theo thể tích V′′V''. Số mol của khí thứ nhất và khí thứ hai về thể tích V′′V'' bằng thể tích tương ứng

v1′=pH.1V′′RT≈9⋅10−3 моль,v_1' = \frac{p_{H.1}V''}{RT} \approx 9 \cdot 10^{-3} \text{ моль},

v2′=pH.2V′′RT≈2,2⋅10−2 моль.v_2' = \frac{p_{H.2}V''}{RT} \approx 2,2 \cdot 10^{-2} \text{ моль}.

Do đó, có v1′′=v1−v1′≈4,1⋅10−2v_1'' = v_1 - v_1' \approx 4,1 \cdot 10^{-2} mol chất thứ nhất và v2′′=v2−v2′≈2,8⋅10−2v_2'' = v_2 - v_2' \approx 2,8 \cdot 10^{-2} mol chất thứ hai ở trạng thái lỏng.

Khối lượng chất lỏng trong bình là m=v1′′M1+v2′′M2m = v_1''M_1 + v_2''M_2. Thay thế dữ liệu số (M1=1,8⋅10−2M_1 = 1,8 \cdot 10^{-2} kg/mol, M2=4,6⋅10−2M_2 = 4,6 \cdot 10^{-2} kg/mol), chúng ta thu được

m≈2,03 г.m \approx 2,03 \text{ г}.

I. Slobodetsky

F590. Khi một xe điện di chuyển dọc theo phần nằm ngang của đường ray với một tốc độ nhất định, nó sẽ tiêu thụ dòng điện I0=100I_0 = 100 A, trong khi hiệu suất chuyển động là η=0,9\eta = 0,9. Khi gram di chuyển dọc theo phần nghiêng của rãnh VIS với cùng tốc độ thì dòng điện chuyển động bằng 0 (động cơ đã tắt). Xe điện sẽ tiêu thụ bao nhiêu dòng điện khi di chuyển lên cùng một đoạn đường với cùng tốc độ?

Hãy để chúng tôi biểu thị U0U_0 điện áp trong mạng tiếp xúc. Khi xe điện di chuyển dọc theo đoạn đường nằm ngang, nó sẽ tiêu thụ điện năng N=U0I0N = U_0I_0 từ mạng. Tần số nguồn bằng I02RI_0^2R bị mất ở dạng khối trong cuộn dây động cơ và dây cấp nguồn (RR - điện trở của toàn mạch); công suất động cơ hữu ích là

N′=U0I0−I02R=ηU0I0.N' = U_0I_0 - I_0^2R = \eta U_0I_0.

Vì gram chuyển động đều nên lực này bị mất ở dạng vật thể do có ma sát, lực cản của không khí, v.v. Nói cách khác, công suất N′N' bằng công suất của các lực cản.

Khi di chuyển xuống một con dốc bằng với con dốc thì hình chiếu của nó lên trục song song với đường bằng mgsin⁡αmg\sin \alpha (xem hình). Độ lớn của lực này bằng mgsin⁡αmg\sin \alpha, trong đó vv là tốc độ của gam. Vì gam chuyển động đều nên công suất của lực cản này bằng N′N':

mgvsin⁡α=N′=ηU0I0.mgv \sin \alpha = N' = \eta U_0I_0.

40

Hãy viết phương trình chuyển động của chùm tia theo hình chiếu lên trục XX:

ma=F1−F2=−2μmgLx.ma = F_1 - F_2 = -\frac{2\mu mg}{L} x.

Từ phương trình này suy ra rằng tại thời điểm ban đầu chùm tia chuyển động theo định luật điều hòa:

x(t)=L2cos⁡2πvt,x(t) = \frac{L}{2} \cos 2\pi v t,

Ở đâu

v=12π2μgL.v = \frac{1}{2\pi} \sqrt{\frac{2\mu g}{L}}.

(Biên độ dao động của chùm tia bằng tọa độ ban đầu của khối tâm của nó.)

Mô đun vận tốc u⃗\vec{u} của chùm tia tăng theo thời gian theo định luật

u(t)=πvLsin⁡2πvtu(t) = \pi v L \sin 2\pi v t

và tại một số thời điểm t1t_1 trở thành bằng tốc độ tuyến tính vv của hình trụ bên phải. Vì v=ωrv = \omega r,

ωr=πvLsin⁡2πvt1.\omega r = \pi v L \sin 2\pi v t_1.

Từ đây chúng ta tìm thấy t1t_1:

t1=12πvarcsin⁡ωrπvL.t_1 = \frac{1}{2\pi v} \arcsin \frac{\omega r}{\pi v L}.

Vì tại thời điểm t=t1t = t_1 độ trượt giữa xi lanh bên phải và dầm sẽ biến mất nên lực ma sát F⃗2\vec{F}_2 kể từ thời điểm này sẽ là lực ma sát tĩnh.

Lực ma sát tĩnh bù cho các lực hướng song song với mặt phẳng có thể trượt. Do đó, bắt đầu từ thời điểm t1t_1, chùm tia sẽ chuyển động với vận tốc không đổi v=ωrv = \omega r. Chuyển động này sẽ tiếp tục cho đến khi lực ma sát tĩnh đạt giá trị cực đại có thể, bằng lực ma sát trượt. Điều này sẽ xảy ra tại thời điểm t2t_2, khi tọa độ khối tâm của dầm bằng 0 và lực ma sát F⃗1(t2)\vec{F}_1(t_2) trở thành lực ma sát tĩnh lớn nhất có thể có F⃗2(t2)\vec{F}_2(t_2) giữa dầm và hình trụ nhỏ. Thời gian t2t_2 có thể được xác định từ sự tương ứng

ωr(t2−t1)=x(t1)≡L2cos⁡2πvt1;\omega r(t_2 - t_1) = x(t_1) \equiv \frac{L}{2} \cos 2\pi v t_1;

từ đây

t2=t1+12ωrcos⁡2πvt1.t_2 = t_1 + \frac{1}{2\omega r} \cos 2\pi v t_1.

Bắt đầu từ thời điểm t2t_2, hình chiếu lên trục XX của khối tâm hỗn hợp của chùm tia thay đổi theo thời gian theo quy luật

x(t)=−ωr2πvsin⁡(2πv(t−t2));x(t) = -\frac{\omega r}{2\pi v} \sin (2\pi v(t - t_2));

hình chiếu của vận tốc chùm tia thay đổi theo thời gian như

x˙(t)=−ωrcos⁡(2πv(t−t2))\dot{x}(t) = -\omega r \cos (2\pi v(t - t_2))

(chuyển động có tốc độ ban đầu khác 0 và độ dịch chuyển ban đầu bằng 0).

Vì r<Rr < R, tốc độ tối đa của chùm tia trong quá trình thiết lập nhỏ hơn tốc độ quay tuyến tính của bề mặt hình trụ lớn và không vượt quá tốc độ quay tuyến tính của bề mặt hình trụ nhỏ hơn (umax⁡=ωru_{\max} = \omega r). Do đó, bắt đầu từ thời điểm t2t_2, dầm không thể chuyển động đều. Chùm tia sẽ thực hiện dao động điều hòa với biên độ A=ωr2πvA = \frac{\omega r}{2\pi v} và chu kỳ T=1vT = \frac{1}{v}.

41

F592. Có hai bình cách nhiệt. Thùng thứ nhất chứa 5 lít nước ở nhiệt độ t1=60∘Ct_1 = 60^\circ\text{C}, thùng thứ hai chứa 1 lít nước ở nhiệt độ t2=20∘Ct_2 = 20^\circ\text{C}. Đầu tiên, một phần nước chảy từ bình thứ nhất sang bình thứ hai. Sau đó, khi trạng thái cân bằng nhiệt được thiết lập ở bình thứ hai, một lượng nước từ nó được đổ vào bình thứ nhất sao cho thể tích của nó trong bình bằng với thể tích của bình ban đầu. Sau những thao tác này, nhiệt độ của nước trong bình thứ nhất trở thành t=59∘Ct = 59^\circ\text{C}. Hỏi thùng thứ nhất chảy vào thùng thứ hai và ngược lại bao nhiêu nước?

Kết quả của hai lần truyền, khối lượng nước trong bình thứ nhất vẫn giữ nguyên nhưng nhiệt độ của nó giảm Δt1=1∘C\Delta t_1 = 1^\circ\text{C}. Do đó, thế năng của nước trong bình thứ nhất giảm đi.

ΔQ=cBm1Δt1,\Delta Q = c_B m_1 \Delta t_1,

trong đó cBc_B là nhiệt dung của nước, m1m_1 là khối lượng nước trong bình thứ nhất.

Năng lượng của nước trong bình thứ hai tăng lên các giá trị ΔQ\Delta Q. Đó là lý do tại sao

ΔQ=cBm2Δt2,\Delta Q = c_B m_2 \Delta t_2,

(m2_2 là khối lượng nước ban đầu trong bình thứ hai). Kể từ đây,

cBm1Δt1=cBm2Δt2,c_B m_1 \Delta t_1 = c_B m_2 \Delta t_2,

Ở đâu

Δt2=m1m2Δt1=5∘C.\Delta t_2 = \frac{m_1}{m_2} \Delta t_1 = 5^\circ\text{C}.

Nhiệt độ của nước ở bình thứ hai là t2′=t2+Δt2=25∘Ct'_2 = t_2 + \Delta t_2 = 25^\circ\text{C}. Mọi chuyện diễn ra như thế này bằng cách đổ từ bình thứ nhất vào bình thứ hai một lượng nước Δm\Delta m, có nhiệt độ t1t_1. Viết phương trình cân bằng nhiệt:

cBΔm(t1−t2′)=cBm2(t2′−t2).c_B \Delta m (t_1 - t'_2) = c_B m_2 (t'_2 - t_2).

Từ đây xuất hiện Δm\Delta m:

Δm=m2t2′−t2t1−t2′=17 кг.\Delta m = m_2 \frac{t'_2 - t_2}{t_1 - t'_2} = \frac{1}{7} \text{ кг.}

A. Zilberman

F593. Vòng bán kính rr lăn xuống từ độ cao HH (r≪Hr \ll H) không có mặt phẳng nung có góc a ở đáy và đàn hồi tuyệt đối chạm vào tường ella vuông góc với mặt phẳng nghiêng (Hình 1). Vòng va đập cao sẽ tăng lên độ cao bao nhiêu nếu hệ số ma sát trượt là μ\mu?

Vòng lăn xuống mặt phẳng nghiêng mà không xuyên qua. Hãy xác định tốc độ vv của chuyển động tịnh tiến của nó tại thời điểm va chạm với tường. Tại thời điểm này, mô hình vận tốc tuyến tính của các điểm của vòng cũng bằng vv và tổng động năng của vòng là tổng năng lượng của chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến, nghĩa là

K=mv22+mv22=mv2K = \frac{mv^2}{2} + \frac{mv^2}{2} = mv^2

(m là khối lượng của vòng). Từ định luật bảo toàn năng lượng, xét đến r≪Hr \ll H, ta có

42

mgH=mv2⇒v=gH.mgH = mv^2 \Rightarrow v = \sqrt{gH}.

Vì tác động của vòng vào tường là đàn hồi tuyệt đối nên hướng chuyển động tịnh tiến của vòng sẽ thay đổi theo hướng ngược lại. Vì bức tường nhẵn nên sau khi va chạm, vòng đai vẫn quay ngược chiều kim đồng hồ (xem Hình 1).
Do đó, sau khi va chạm, vòng sẽ trượt lên trên mặt phẳng nghiêng và quay ngược chiều kim đồng hồ.

Khi vòng đạt đến độ cao tối đa, hướng của nó sẽ không thay đổi. Thật vậy, thời gian τ1\tau_1 trong đó vòng quay ngược chiều kim đồng hồ dừng lại, theo định luật thứ hai của Newton, được xác định bởi điều kiện

fτ1=τ1μmgcos⁡α=mv,f_{\tau_1} = \tau_1 \mu mg \cos \alpha = mv,

trong đó fτ1f_{\tau_1} là lực ma sát (Hình 2). Từ đây

τ1=vμgcos⁡α.\tau_1 = \frac{v}{\mu g \cos \alpha}.

Thời gian τ2\tau_2 trong đó vòng nâng lên độ cao tối đa với hướng quay không đổi, được xác định bởi điều kiện

(mgsin⁡α+μmgcos⁡α)τ2=mv,(mg \sin \alpha + \mu mg \cos \alpha) \tau_2 = mv,

Ở đâu

τ2=vg(sin⁡α+μcos⁡α).\tau_2 = \frac{v}{g(\sin \alpha + \mu \cos \alpha)}.

Do đó, τ2<τ1\tau_2 < \tau_1, và tại thời điểm hỏng tối đa, vòng sẽ tiếp tục quay ngược chiều kim đồng hồ.

Chuyển động của vòng lên mặt phẳng nghiêng là chậm đều. Quãng đường vật đi được cho đến khi dừng hẳn là

l=vcpτ2=v2τ2=H2(sin⁡α+μcos⁡α).l = v_{cp} \tau_2 = \frac{v}{2} \tau_2 = \frac{H}{2(\sin \alpha + \mu \cos \alpha)}.

Độ cao lớn nhất của vòng sau va chạm là

h=lsin⁡α=Hsin⁡α2(sin⁡α+μcos⁡α).h = l \sin \alpha = \frac{H \sin \alpha}{2(\sin \alpha + \mu \cos \alpha)}.

M. Borodovsky

F594. Hãy tưởng tượng rằng bạn đang ở trong một bồn tắm nước nóng và ngoài cửa sổ có sương giá. Hơi nước sẽ đi đâu nếu bạn mở cửa sổ?

Hơi nước sẽ tràn ra đường và bên trong nhà tắm. Thật vậy, trong nhà tắm, hàm lượng hơi nước trong không khí có thể được coi là bão hòa. Điểm sương ở nhiệt độ cao cao hơn ở nhiệt độ thấp. Nếu bạn mở cửa sổ, không khí ấm áp sẽ tràn ra đường và hơi nước mang theo bên ngoài cửa sổ sẽ ngưng tụ lại trong cái lạnh. Người quan sát từ ngoài đường sẽ thấy những đám mây hơi nước thoát ra qua cửa sổ và bốc lên cao. Không khí lạnh sẽ lọt qua cửa sổ phía trên cùng của nhà tắm. Hơi nước đi vào tia nước từ các lớp không khí ấm áp lân cận sẽ ngưng tụ. Không khí lạnh này nặng hơn các lớp không khí nóng xung quanh và nhìn lên trên khi những đám hơi nước từ lỗ thông hơi “rơi” xuống sàn.

A. Varlamov

F595. Hình vẽ thể hiện sự phụ thuộc của dòng điện vào điện áp đối với bộ ổn áp DC - barretor. Barretor được mắc nối tiếp với điện trở bên ngoài R=13R = 13 Ohm với pin có suất điện động 26 V. Nó có thể thay đổi trong giới hạn nào?

◆ Vì barret được nối nối tiếp với pin với điện trở tải nên điện áp trên barret được xác định bằng cách khớp

U=δ−IR,U = \delta - IR,

trong đó II là dòng điện chạy qua thanh chắn. Mối quan hệ (*) là phương trình của đường thẳng U(I)U(I), gọi là đường thẳng tải trọng. Hãy vẽ một đường tải trong hình

43

EMF của pin, nếu dòng điện bên ngoài không được thay đổi quá 50 mA?

U=26−13IU = 26 - 13I. Điểm giao nhau của đường thẳng tải với đặc tính dòng điện-điện áp của barret xác định dòng điện chạy qua mạch: I0=1000I_0 = 1000 mA. Theo điều kiện bài toán, giới hạn dòng điện cho phép là 950 mA và 1050 mA. Hãy vẽ các đường thẳng I1=950I_1 = 950 mA và I2=1050I_2 = 1050 mA trên đồ thị. Chúng vượt qua đặc tính dòng điện-điện áp của barret. Hãy vẽ các đường tải đi qua các giao điểm. (Vì độ dốc của đường tải chỉ phụ thuộc vào điện trở RR, điện trở này theo điều kiện bài toán không đổi nên tất cả các đường tải đều song song.) Các đường tải này cắt trục UU tại các điểm U1=ε1=20U_1 = \varepsilon_1 = 20 V và U2=ε2=32U_2 = \varepsilon_2 = 32 V. Do đó, khi emf của pin thay đổi trong khoảng từ ε1=20\varepsilon_1 = 20 V đến ε2=32\varepsilon_2 = 32 Dòng điện trong mạch sẽ thay đổi trong phạm vi từ I1=950I_1 = 950 mA đến I2=1050I_2 = 1050 mA, nghĩa là nó sẽ thay đổi không thay đổi với độ chính xác ±5%.

S. Kozel

F596. Khoảng thời gian giữa hai lần che khuất liên tiếp vệ tinh Io của Sao Mộc thay đổi trong năm từ giá trị tối thiểu là 42 và 28 phút 21 giây đến giá trị tối đa là 42 và 28 phút 51 giây. Nhận được những dữ liệu này, xác định tốc độ ánh sáng, giả sử Trái đất chuyển động quanh Mặt trời theo quỹ đạo tròn có bán kính 150 ml. Km. Bán kính quỹ đạo của Sao Mộc lớn hơn nhiều so với bán kính quỹ đạo của Trái Đất và tốc độ của Sao Mộc nhỏ hơn nhiều so với tốc độ của Trái Đất; chúng ta có thể giả định rằng trong năm, vị trí tương đối của Trái đất và Sao Mộc trên thực tế không thay đổi và những thay đổi trong mỗi khoảng thời gian của chu kỳ quỹ đạo của Io chỉ liên quan đến sự thay đổi hướng của tốc độ Trái đất. Độ lệch lớn nhất của mỗi vòng quay của Io so với vòng quay thực sẽ được quan sát thấy khi tốc độ của Trái đất hướng dọc theo một đường thẳng nối Trái đất và Sao Mộc.

Khoảng thời gian tối thiểu t1=42t_1 = 42 và 28 phút 21 giây giữa hai lần nhật thực liên tiếp của Io được quan sát thấy tại thời điểm Trái đất đang di chuyển về phía Sao Mộc, còn khoảng thời gian tối đa t2=42t_2 = 42 và 28 phút 51 giây là khi Trái đất đang di chuyển ra xa Sao Mộc. Trong trường hợp đầu tiên, trong khoảng thời gian tt, tương ứng với chu kỳ quay thực sự của Io, Trái đất sẽ tiếp cận Sao Mộc ở khoảng cách l=v3tl = v_3t (v3v_3 là tốc độ của Trái đất), và chu kỳ quay thực sự quan sát được của Io sẽ nhỏ hơn giá trị thực trong một thời gian

t−t1=v3t/c,t - t_1 = v_3t / c,

trong đó cc là tốc độ ánh sáng. Xét rằng t=(t1+t2)/2,t−t1=(t2−t1)/2t = (t_1 + t_2) / 2, t - t_1 = (t_2 - t_1) / 2 và v3=2πR/Tv_3 = 2\pi R / T (R=150R = 150 ml. km là bán kính quỹ đạo Trái đất, T=365T = 365 ngày là chu kỳ quỹ đạo của Trái đất), từ đẳng thức cuối cùng chúng ta thu được

t2−t1=2πRT(t2+t1)/c.t_2 - t_1 = \frac{2\pi R}{T} (t_2 + t_1) / c.

Ở đâu

c=2πRTt2+t1t2−t1≈3,03⋅105 км/c.c = \frac{2\pi R}{T} \frac{t_2 + t_1}{t_2 - t_1} \approx 3,03 \cdot 10^5 \text{ км/c.}

V. Belonuchkin

44

F597. Macentron là một ống electron hai electron có hình trụ dị thường có bán kính rr, dọc theo trục của nó có một dây mỏng, cực âm,. Khi cắt cực âm, nó sẽ phát ra các electron có năng lượng EE. Macentron được đặt trong một từ trường đều song song với trục của nó. Với giá trị nào của độ tự cảm thì đáy bình có QQ. Hai quả bóng nhỏ có thể tích bằng nhau VV, được nối với nhau bằng một sợi chỉ mỏng, không trọng lượng, không giãn có chiều dài ll, được đặt vào trong bình. Mật độ của một quả bóng là ϱ1\varrho_1, mật độ của những quả bóng khác là ϱ2\varrho_2. Sau một thời gian, các quả bóng được lắp đặt như trong hình. Tìm lực căng của sợi dây.

F598. Một bình có độ sâu HH chứa đầy chất lỏng, mật độ của chất này thay đổi tuyến tính từ ϱ0\varrho_0 ở bề mặt đến QQ ở đáy bình. Hai quả bóng nhỏ có thể tích bằng nhau VV, được nối với nhau bằng một sợi chỉ mỏng, không trọng lượng, không giãn có chiều dài ll, được đặt vào trong bình. Mật độ của một quả bóng là ϱ1\varrho_1, mật độ của những quả bóng khác là ϱ2\varrho_2. Sau một thời gian, các quả bóng được lắp đặt như trong hình. Tìm lực căng của sợi dây.

Tốc độ của một electron rời khỏi cực âm có năng lượng EE bằng ∣v⃗∣=2E/m|\vec{v}| = \sqrt{2E/m}, trong đó mm là khối lượng của electron. Trong từ trường đều có cảm ứng B⃗⊥v⃗\vec{B} \perp \vec{v}, một electron chuyển động theo một vòng tròn có bán kính RR (xem hình). Gia tốc hướng tâm ∣a⃗∣=v2/R|\vec{a}| = v^2/R được truyền cho electron bởi lực Lorentz ∣F⃗∣=e∣B⃗∣∣v⃗∣|\vec{F}| = e|\vec{B}||\vec{v}| (e là điện tích của electron), nghĩa là

mv2R=e∣B⃗∣∣v⃗∣,\frac{mv^2}{R} = e|\vec{B}||\vec{v}|,

hoặc 2ER=e∣B⃗∣2Em.\frac{2E}{R} = e|\vec{B}| \sqrt{\frac{2E}{m}}.

Từ đây

R=2Eme∣B⃗∣.R = \frac{\sqrt{2Em}}{e|\vec{B}|}.

Vì vậy, trong mạch anode, nó không có khi các electron không tới được anode, tức là ở R≤r/2R \leq r/2 (xem hình), hoặc

r2≥2Eme∣B⃗∣.\frac{r}{2} \geq \frac{\sqrt{2Em}}{e|\vec{B}|}.

Điều kiện này được thỏa mãn khi

∣B⃗∣≥22Emre.|\vec{B}| \geq \frac{2\sqrt{2Em}}{re}.

Tại ∣B⃗∣=22Em/re|\vec{B}| = 2\sqrt{2Em}/re dòng điện trong mạch dừng lại.

I. Tiếng Slovodechkiy

Các lực tác dụng lên mỗi quả bóng là lực hấp dẫn m⃗g⃗\vec{m}\vec{g}, lực căng chỉ T⃗\vec{T} và lực Archimedes ∣F⃗∣=ϱxgV|\vec{F}| = \varrho_x gV, trong đó ϱx\varrho_x là mật độ của chất lỏng ở độ sâu xx nơi quả bóng được đặt (xem hình). Vì mật độ của chất lỏng là tuyến tính khi độ sâu của bình tăng lên, nên ở bất kỳ độ sâu nào xx mật độ của chất lỏng là ϱx=ϱ0+ϱ−ϱ0Hx\varrho_x = \varrho_0 + \frac{\varrho - \varrho_0}{H} x.

Hãy viết các điều kiện cân bằng cho mỗi quả bóng (theo hình chiếu lên trục XX):

m1g+T−F1=ϱ1gV+T−(ϱ0+ϱ−ϱ0Hx1)gV=0,m_1 g + T - F_1 = \varrho_1 gV + T - \left(\varrho_0 + \frac{\varrho - \varrho_0}{H} x_1\right) gV = 0,

m2g−T−F2=ϱ2gV−T−(ϱ0+ϱ−ϱ0Hx2)gV=0,m_2 g - T - F_2 = \varrho_2 gV - T - \left(\varrho_0 + \frac{\varrho - \varrho_0}{H} x_2\right) gV = 0,

trong đó x1,x2x_1, x_2 là độ sâu ngâm của quả bóng. Giải các phương trình này cùng nhau, chúng ta tìm thấy

T=Vg2(ϱ2−ϱ1−ϱ−ϱ0Hl).T = \frac{Vg}{2} \left(\varrho_2 - \varrho_1 - \frac{\varrho - \varrho_0}{H} l\right).

Có thể cấu hình hiển thị trong hình với T≥0T \geq 0, x1>0x_1 > 0, x2<Hx_2 < H. Nếu chúng ta tưởng tượng rằng các quả bóng không được kết nối với nhau mà là ϱ0<ϱ1<ϱ\varrho_0 < \varrho_1 < \varrho và ϱ0<ϱ2<ϱ\varrho_0 < \varrho_2 < \varrho, thì quả bóng đầu tiên được lắp đặt ở độ sâu có mật độ chất lỏng là ϱ1=ϱ0+ϱ−ϱ0Hx1\varrho_1 = \varrho_0 + \frac{\varrho - \varrho_0}{H} x_1;

Quả bóng thứ hai sẽ hoạt động tương tự:

ϱ2=ϱ0+ϱ−ϱ0Hx2.\varrho_2 = \varrho_0 + \frac{\varrho - \varrho_0}{H} x_2.

Khoảng cách giữa các quả bóng trong trường hợp này sẽ bằng

x2−x1=(ϱ2−ϱ1)Hϱ−ϱ0.x_2 - x_1 = \frac{(\varrho_2 - \varrho_1)H}{\varrho - \varrho_0}.

Nếu chiều dài của chỉ ll lớn hơn x2−x1x_2 - x_1 thì chỉ sẽ không bị căng.

O. Ovchinnikov