Kvant 1982, số 10 · Trang
QUANTUM
10
1982
Tạp chí VẬT LÝ VÀ TOÁN HỌC PHỔ BIẾN
HỌC VIỆN KHOA HỌC LIÊN XÔ và VIỆN KHOA HỌC SƯ VỤ LIÊN XÔ
Liên Xô đang liên tục thực hiện một chương trình rộng rãi để sử dụng nghiên cứu không gian trên toàn thế giới. Các phi hành gia của chúng tôi đang tích cực tham gia vào lời giải các vấn đề quan trọng của nền kinh tế quốc gia. Họ theo dõi tình trạng cây trồng, cảnh báo về cháy rừng, giúp tìm kiếm khoáng sản về mặt địa chất và giúp tạo ra bản đồ chính xác về các khu vực khó tiếp cận.
Các bản vẽ được trình bày ở đây tái hiện kết quả khảo sát cùng một khu vực miền núi trên bề mặt trái đất, đồng thời quay phim thành phố bằng khối bốn camera hoạt động đồng bộ. Người đầu tiên trong số họ nhận được thiết bị chụp ảnh thông thường (Hình 1). Các đăng ký hình ảnh còn lại nằm ở các khu vực khác nhau về độ dài nghiên cứu nhìn thấy và hồng ngoại (500-600 nm, 600-700 nm và 700-840 nm). Các hình ảnh đen trắng thu được làm cơ sở cho việc tổng hợp các hình ảnh màu được hiển thị trong Hình 2 và 3. Mỗi hình ảnh trong số chúng đều có thể làm nổi bật rõ ràng một số chi tiết về đối tượng đang được nghiên cứu. lời giải rau, và thứ ba - đất ở thung lũng núi. Bản vẽ thứ tư cũng không phải là bản gốc - nó được lấy trên cơ sở những bức trước đó bằng thiết bị xử lý đặc biệt. Những hình ảnh tổng hợp như vậy giúp xác định rõ ràng hơn ranh giới của các thành tạo khác nhau.
Những cái đầu tiên được các phi hành gia P. Klimk và V. Sevastyanov nhận được vào ngày 27 tháng 6 năm 1975 tại trạm quỹ đạo dài hạn “Salyut-4” từ độ cao 340 km. Những tài liệu này nhằm mục đích nghiên cứu toàn diện về điều kiện và tài nguyên thiên nhiên của nước ta cũng như tạo ra bản đồ chính xác về các khu vực khó tiếp cận.
1
TRONG VẤN ĐỀ NÀY: TRONG VẤN ĐỀ NÀY:
A. Mikhailov. Ý nghĩa thiên văn 2
B. Gnedenko. Mikhail Vasilyevich 5
Ostrogradsky Ostrogradski
M. Levinshtein. Hiệu ứng Gann 11
M. Levinstein. The Gann effect
D.Nozin. Ai tới uống nước chanh? 19
D. Nogin. Who will fetch the lemonade?
Phòng thí nghiệm «Kvant» 2
A. Varlamov. Một trăm năm trước 22
A. Varlamov. One hundred years ago
Vấn đề «Kvant» 26
Bài toán M766 — M770; F778 — F782
Lời giải bài toán M739 — M745; F748 — F757 29
Solutions M739 — M745; P748 — P757
«Kvant» cho học sinh nhỏ 44
Problems
A. Bendukidze. Tam giác Pascal 45
A. Bendukidze. Pascal’s triangle
Hội thảo của ứng viên 48
V. Danilin. Điện ảnh. Tương đối 48
Phong trào
Nghệ thuật lập trình 52
Standard methods of programming.
Bài 1
Đánh giá, thư mục 56
M. Yadrenko, M. Kozlov.
Hành trình vào thế giới của những sự kiện ngẫu nhiên 56
M. Levinshtein. Einstein - nhà phát minh 56
M. Levinstein. Einstein — inventor
A. Egorov. Sách mới (43, 57)
Thông tin 59
O. Ovchinnikov, S. Reznichenko, G. Ykovlev.
Olympic toàn Nga dành cho học sinh 59
All-Russian school olumpiad
Đáp số, gợi ý, lời giải 63
Answers, hints, solutions
Bìa của chúng tôi (4)
Our cover page (4)
Trộn (18, 55, 58)
Miscellaneous (18, 55, 58)
Cờ vua trang 63
Queen sacrifices once more (3 rd cover page)
© Nhà xuất bản Nauka. Tòa soạn chính văn học vật lý và toán học, «Kvant», 1982
2
Ý nghĩa của thiên văn học
Tầm quan trọng của thiên văn học và vai trò của nó trong lịch sử loài người thường bị đánh giá thấp. Người ta tin rằng thiên văn học đã giúp phát triển các quy tắc đo thời gian và định hướng
A. Mikhailov
Trái đất và đã khám phá ra rất nhiều điều thú vị trên bầu trời đầy sao, nhưng tất cả những điều này không quá quan trọng so với những gì các ngành khoa học khác như vật lý và hóa học đã mang lại cho chúng ta. Chỉ trong thời đại vũ trụ của chúng ta, tầm quan trọng của thiên văn học mới trở nên rõ ràng hơn. Tuy nhiên, có thể lập luận rằng nếu không có thiên văn học thì lịch sử thế giới sẽ khác.
Để chứng minh cho tuyên bố như vậy, chúng ta hãy giả sử rằng toàn bộ bầu trời liên tục bị bao phủ bởi những đám mây dày, khiến chúng ta không thể nhìn thấy Mặt trời, Mặt trăng, các hành tinh và bầu trời đầy sao nói chung. Tuy nhiên, sự thay đổi ngày và đêm sẽ xảy ra, điều đáng chú ý là đêm có lúc nhẹ hơn và hiện tượng này có mối liên hệ nào đó với thủy triều. Để giải thích tất cả những điều này, rất có thể họ sẽ đưa ra những lý thuyết khéo léo - những quy mô khó có thể thực hiện được.
Nhờ thiên văn học, hơn hai nghìn năm trước họ đã biết rằng Trái đất là một quả bóng. Điều này xảy ra sau sự thay đổi độ cao giữa trưa của Mặt trời và độ cao cực đại của các ngôi sao khi di chuyển theo hướng kinh tuyến. Điều này còn được thể hiện qua bóng tròn của Trái đất khi nó rơi xuống Mặt trăng trong các lần nguyệt thực. Nỗ lực thành công đầu tiên nhằm xác định chu vi địa cầu, do Eratosthenes thực hiện vào thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên, đã đến với chúng ta. đ. Với khả năng tàng hình của các thiên thể, tất cả những điều này không thể -
4
Vì vậy, trên thực tế, máy kinh vĩ sẽ không thay đổi khái niệm về đường chân trời, mà là góc, giá trị của nó có thể quay vài độ so với α. Phương pháp thay đổi độ cong này rất không đáng tin cậy và không thể cung cấp bằng chứng về tính cầu của Trái đất, đặc biệt vì nó chỉ có thể được sử dụng trên mặt biển, nơi đường chân trời dường như là một đường thẳng và độ cao có thể được ghi lại một cách đáng tin cậy.
Một cách khác dường như tiết lộ tính cầu của Trái đất, như chúng ta đã nói, là sự thay đổi độ dư hình cầu ở các góc của hình tam giác. Tổng các góc của một tam giác có các cạnh là cung của các đường tròn lớn của quả bóng hóa ra lớn hơn 180 độ. Tính toán toán học cho thấy hiệu này - gọi là phần dư cầu - bằng
cung giây,
trong đó là diện tích hình tam giác, là bán kính của quả bóng. Giả sử rằng có thể thay đổi các góc của một hình tam giác khổng lồ trên Trái đất từ một cạnh 100 km (các đỉnh của nó rõ ràng chỉ có thể là những ngọn núi cao). Diện tích của một tam giác đều như vậy là km và . Giá trị này có thể được “bắt” chính xác bằng máy kinh vĩ, nhưng các thiết bị cũng được tạo ra cho mục đích thiên văn học; Đối với công việc khảo sát đất đai “thô” hơn nhiều, độ chính xác như vậy là không cần thiết. Như vậy phương pháp này sẽ không khả thi.
Có lẽ ai đó sẽ nói: thiên văn vô tuyến không che phủ bầu trời nhiều mây và có thể phát triển ngay cả khi các thiên thể không nhìn thấy được. Nhưng kỹ thuật phóng vệ tinh chỉ tồn tại được khoảng năm mươi năm, nó nảy sinh và phát triển nhờ vào “họ hàng” cũ hơn của nó, thậm chí là “tổ tiên” - thiên văn học quang học.
bìa của chúng tôi
25 năm trước, vào ngày 4 tháng 10 năm 1957, vệ tinh nhân tạo đầu tiên của Trái đất được phóng lên Liên Xô. Công trình anh hùng của các nhà khoa học, kỹ sư và công nhân Liên Xô đã mở đường vào không gian cho con người. Một kỷ nguyên mới đã bắt đầu trong lịch sử khoa học và công nghệ - kỷ nguyên của những chuyến bay vào vũ trụ.
Bìa trước có hình Sputnik 1 được gắn trên bệ trưng bày. Sputnik 1 là thiên thể nhân tạo đầu tiên được phóng lên quỹ đạo hình elip trong không gian gần Trái đất. Sự phát triển chuyển động của vệ tinh này dưới tác động của tầng khí quyển phía trên mang lại những đặc tính vật lý cơ bản của nó.
Cho đến nay, hơn 1.400 vệ tinh nhân tạo đã được phóng ở Liên Xô.
11
Hiệu ứng súng
Khoảng hai mươi năm trước, vào đầu những năm sáu mươi, nhà vật lý người Anh John Gunn đã quyết định nghiên cứu đặc tính dòng điện-điện áp của các chất bán dẫn tương đối mới lúc bấy giờ - gallium arsendum và indium phosphide - trong điện trường mạnh. Thật bất ngờ, Gunn đã phát hiện ra một hiện tượng đáng kinh ngạc: khi hướng tác dụng lên mẫu vượt quá một giá trị nhất định, dòng điện trong chất bán dẫn ở điện áp không đổi bắt đầu chuyển động theo thời gian. Nó thật tuyệt vời và hoàn toàn không thể hiểu được.
Là một nhà thí nghiệm giàu kinh nghiệm và một chuyên gia nổi tiếng trong lĩnh vực vật lý bán dẫn, Gann không thể tìm ra lời giải thích nào cho hiệu ứng này. Ông mô tả kết quả quan sát của mình vào năm 1963 trong một ghi chú ngắn và ngay lập tức thu hút sự chú ý của hàng chục nhà vật lý và kỹ sư trên khắp thế giới. Các nhà vật lý thấy thật thú vị khi giải thích hiện tượng kỳ lạ này. Các kỹ sư ngay lập tức nhận ra rằng phát hiện của Gunn báo trước sự xuất hiện của một bộ dao động bán dẫn mới có thể hoạt động ở tần số cực cao. Những máy phát điện như vậy rất cần thiết trong nhiều lĩnh vực điện tử vô tuyến, bao gồm cả hệ thống radar và thông tin liên lạc.
Hàng chục chuyên gia đã suy ngẫm về bản chất của hiện tượng được Gann phát hiện. Tuy nhiên, một năm trôi qua trước khi nó có thể được giải thích.
Chúng ta hãy cố gắng hiểu bản chất của hiệu ứng Gunn.
Hãy tưởng tượng rằng chúng ta, giống như Gunn ở thời của ông, bắt đầu nghiên cứu đặc tính dòng điện-điện áp (nghĩa là sự phụ thuộc của dòng điện vào điện áp) của một số chất bán dẫn, ví dụ như germanium (Ge), silicon (Si) hoặc gallium arsenum (GaAs).
Chúng ta hãy sử dụng một tinh thể đơn khổng lồ, là chất bán dẫn loại n (trong đó hạt mang điện chính là electron) có điện trở suất q. Đầu tiên, hãy cắt ra một mẫu có hình dạng thông thường từ tinh thể đơn này; thuận tiện nhất là một hình song song nguyên thủy.
(Đây không phải là một nhiệm vụ dễ dàng, vì chất bán dẫn khá khó gia công và chúng ta sẽ phải sử dụng một công cụ có cạnh chứa vật liệu siêu cứng - corundum, CBN hoặc kim cương.) Bây giờ chạm vào các cạnh bên của mẫu bằng các đầu thay đổi của máy thử (một thiết bị đo điện trở). Điều tự nhiên là hy vọng rằng điện trở của mẫu chúng ta đã sửa đổi sẽ bằng
trong đó là độ dẫn điện riêng của chất bán dẫn và là kích thước hình học của mẫu (Hình 1). Tuy nhiên, giá trị điện trở mà thiết bị phát hiện hóa ra lại lớn hơn hàng triệu lần so với giá trị dự đoán theo công thức này. Thực tế là ở những nơi có điện trở của các đầu kim loại của máy thử bằng chất bán dẫn, một lớp tích điện mỏng gần bề mặt sẽ xuất hiện - cái gọi là
Hình 1. Mẫu có liên hệ.
12
Các vật liệu bán dẫn mới thường được sản xuất ở dạng các tinh thể đơn nhỏ, có kích thước chỉ vài milimet. Tuy nhiên, công nghệ hiện đại cho phép thu được các chất bán dẫn được nghiên cứu kỹ lưỡng và sử dụng rộng rãi như Ge (1), Si (2), GaAs (3) ở dạng tinh thể đơn có thể tích mười và hàng trăm cm khối.
rào cản là kim loại - chất bán dẫn và thiết bị sẽ thay đổi điện trở của rào cản chứ không phải điện trở của mẫu.
Để khắc phục khó khăn này, các mặt bên của mẫu trước tiên phải được chế tạo thành các “tiếp điểm ohm”, trong đó không có rào cản. Theo quy định, các điểm tiếp xúc như vậy thu được bằng cách nấu chảy một số kim loại nhất định (indium, thiếc) hoặc hợp kim (gecmani - vàng, gecmani - bạc) vào các mặt bên. Không thể tạo được “liên hệ ohmic” tốt. Cần phải chọn vật liệu tiếp xúc, nhiệt độ và chế độ nung chảy, môi trường mà quá trình nung chảy phải được thực hiện (thường đây là môi trường khí hydro hoặc khí trơ) và chuẩn bị bề mặt của các mặt bên theo một cách nhất định.
Nhưng bây giờ mọi khó khăn đã ở phía sau, và máy thử nối với các cạnh bên của mẫu cho thấy điện trở bằng giá trị tính toán . Bây giờ bạn có thể bắt đầu đo đặc tính dòng điện-điện áp.
Miễn là điện áp đặt vào mẫu không lớn, thì dòng điện, như mong đợi, tỷ lệ thuận với điện áp—định luật Ohm đúng. Tuy nhiên, ở điện áp cao, dòng điện bắt đầu tăng nhanh hơn đáng kể so với yêu cầu của định luật Ohm (đường cong 1 trong Hình 2).
Điều này không có gì đáng ngạc nhiên: khi dòng điện và điện áp cao, mẫu sẽ được làm nóng bằng nhiệt Joule. Như đã biết, chất bán dẫn nói riêng khác với kim loại ở chỗ khi nhiệt độ tăng thì độ dẫn điện của chúng tăng, tức là điện trở suất giảm. Khi chất bán dẫn được làm nóng, ngày càng có nhiều electron phá vỡ liên kết của chúng với các nguyên tử trong mạng tinh thể và trở nên tự do. Khi nồng độ electron tự do tăng lên, điện trở suất của vật liệu giảm và điện trở của mẫu giảm. Điều này có nghĩa là ở cùng một điện áp trên mẫu, dòng điện trở nên lớn hơn. Sự gia tăng dòng điện dẫn đến làm mẫu nóng lên nhiều hơn, nồng độ electron thậm chí còn tăng nhiều hơn, v.v. Đây là lý do tại sao dòng điện tăng rất mạnh khi thấy rõ sự nung nóng mẫu bằng nhiệt Joule.
(Bằng cách giải bài toán 1, ở cuối bài viết, bạn có thể tìm thấy ở điện áp và dòng điện nào thì đặc tính dòng điện-điện áp bắt đầu khác với đặc tính ohm do dòng điện chạy qua làm nóng mẫu.)
Thật thú vị khi ước tính tốc độ chuyển động có trật tự của các electron dọc theo trường (tốc độ trôi của các electron) trong điều kiện khi nhiệt lượng Joule bắt đầu gây ra sự tăng mạnh của dòng điện trong trường.
13
khi điện áp tăng lên. Chuyển động của các electron trong chất bán dẫn tương tự như chuyển động của một vật thể trong chất lỏng nhớt: một ngoại lực quyết định tốc độ chuyển động ở trạng thái ổn định. Do đó, tốc độ trôi của electron tỷ lệ thuận với cường độ điện trường -
Hệ số tỷ lệ được gọi là tính di động. Như có thể thấy từ công thức (*), độ linh động số bằng vận tốc trôi ở cường độ trường bằng 1. Nếu thứ nguyên là m/s và thứ nguyên là V/m thì thứ nguyên là . Phạm vi giá trị độ linh động của điện tử đối với các chất bán dẫn khác nhau là rất rộng: từ đến . Ở nhiệt độ phòng đối với Ge , đối với Si - 0,1 , đối với GaAs - 0,8 . Như các tính toán cho thấy (xem bài toán 1), giá trị cường độ trường tại đó ảnh hưởng của nhiệt lượng Joule bắt đầu làm biến dạng bề ngoài của đặc tính dòng điện-điện áp không vượt quá V/m. Trong trường hợp này, tốc độ trôi của electron không quá m/s.
Điều quan trọng cần nhấn mạnh là khi, do sự đốt nóng Joule của chất bán dẫn, dòng điện bắt đầu tăng mạnh khi điện áp tăng, giá trị độ linh động không thay đổi. Dòng điện quay trở lại do sự nóng lên gây ra sự xuất hiện của các electron “bổ sung”.
Vì vậy, sự gia nhiệt Joule làm biến dạng hình dạng đặc tính dòng điện-điện áp của chất bán dẫn trong vùng có điện áp động học cao; dòng điện tăng chậm hơn theo quy luật tuyến tính. Ở điện áp rất cao, dòng điện thực tế thay đổi tùy thuộc vào điện áp - nó bão hòa (đường cong 2 trong Hình 2).
Thí nghiệm dây với các mẫu có độ dài khác nhau , người ta có thể nhận thấy rằng độ lệch so với định luật Ohm và độ bão hòa luôn xảy ra ở cùng một giá trị cường độ điện trường .
Điều đầu tiên bạn nghĩ đến khi cố gắng giải thích hiện tượng này là giả định rằng vì lý do nào đó, khi trường phát triển sự tập trung bắt đầu giết chết các electron trong vùng. Tuy nhiên, điều này không đúng. Các thí nghiệm đối chứng cho thấy rằng trong Ge và Si thuần túy, nồng độ electron trong các trường mà tại đó độ bão hòa dòng điện được quan sát thấy không phụ thuộc vào trường. Vì dòng điện là
14
Hình 3. Sự phụ thuộc của vận tốc trôi electron vào cường độ điện trường đối với Ge (đường cong 1) và Si (đường cong 2).
bằng , độ bão hòa dòng điện ở nồng độ electron không đổi có nghĩa là trong Ge và Si tốc độ trôi của electron trong điện trường mạnh không phụ thuộc vào cường độ trường.
Thoạt nhìn, tình huống này có vẻ rất kỳ lạ. Điện trường gia tốc các electron tăng lên nhưng tốc độ chuyển động có hướng của các electron không thay đổi. Tuy nhiên, chúng ta hãy nhớ rằng tốc độ trôi của các electron được xác định bởi hai quá trình: sự tăng tốc của các electron bởi trường và sự giảm tốc của chúng do sự tương tác với các nguyên tử của mạng tinh thể. Độ linh động được xác định chính xác bởi quá trình va chạm của các electron với mạng tinh thể. Vì vậy, hóa ra ở trường cao, hiệu suất của các quá trình này tăng lên và độ linh động của các electron trong Ge và Si giảm khi trường tăng. Trong trường rất mạnh, độ linh động tỷ lệ nghịch với cường độ trường. Trong trường hợp này (xem công thức (*)), tốc độ trôi của electron không còn phụ thuộc vào cường độ trường - nó trở nên bão hòa (Hình 3).
Sự bão hòa vận tốc trôi của electron trong Ge và Si trong điện trường mạnh được phát hiện trước khi Gann bắt đầu nghiên cứu của mình. Trở ngại là tính chất của electron trong điện trường mạnh có thể khác biệt rất đáng kể so với tính chất của electron trong điện trường yếu cũng đã được biết rõ. Nhưng hiệu ứng mà Gann quan sát thấy trong các mẫu
Hình 4. Sự phụ thuộc thời gian của điện áp vào mẫu (a) và dòng điện qua mẫu (b) trong thí nghiệm của Gunn. Đường chấm chấm hiển thị trường hợp khi , với sự trợ giúp của các đường cong - khi .
15
mẫu: , trong đó là giá trị cường độ trường gần như giống hệt nhau cho tất cả các mẫu. Đối với GaAs, giá trị của là xấp xỉ 3,2 · 10⁵ V/m. Chu kỳ dao động của dòng điện cũng tỷ lệ thuận với chiều dài của mẫu và bằng khoảng , trong đó .
Cố gắng hiểu điều gì xảy ra trong mẫu khi xảy ra dao động, Gang đã thực hiện một nghiên cứu về hiệu quả mà ông đã phát hiện ra, tương đương với mức độ kỹ năng thực nghiệm. Ông nhận thấy rằng khi điện áp trên mẫu vượt quá giá trị ngưỡng thì bản chất của dòng điện và sự phân bố điện áp điện trường trong mẫu hoàn toàn thay đổi. Tại , dòng điện trong mẫu là dòng điện chạy từ tiếp điểm của mẫu nơi đặt nguồn điện áp “âm” (từ cực âm) đến tiếp điểm mà “ống” được đặt vào (đến cực dương); điện trường được phân bố đều dọc theo mẫu (đường cong nét đứt trong Hình 5). Trong những điều kiện này, đặc tính dòng điện-điện áp của mẫu tương ứng với định luật Ohm. Nhưng ngay khi điện áp đặt vào mẫu đạt đến ngưỡng
Hình 5. Phân bố điện trường trong mẫu tại (đường cong nét đứt) và tại (đường cong liền nét). Mũi tên chỉ hướng truyền của ngôi nhà từ cực âm đến cực dương. Phần trên của hình thể hiện sơ đồ chuyển động của ngôi nhà dọc theo mô hình.
Khi đạt đến giá trị , bản chất của phân bố trường dọc theo mẫu sẽ thay đổi mạnh. Một vùng hẹp của trường rất mạnh—một “miền”*—sẽ xuất hiện trong mẫu gần cực âm. Mặc dù chiều rộng của vùng này không lớn nhưng ưu điểm thực sự của nó là một phần đáng kể điện áp đặt vào mẫu rơi vào miền (Hình 5). Miền di chuyển từ cực âm sang cực dương với tốc độ xấp xỉ bằng . Đạt được tiếp điểm anốt, miền bị phá hủy. Ngay sau đó, một miền mới được sinh ra ở cực âm và mọi thứ lại lặp lại.
Thật dễ hiểu làm thế nào mà chuyển động định kỳ của ngôi nhà theo một mô hình có liên quan đến sự dao động của dòng điện mà Gang quan sát được trong các thí nghiệm đầu tiên của mình.
Đặt một điện áp bằng vào mẫu. Một phần đáng kể của điện áp sẽ phát sinh trong mẫu và giảm trên miền. Nhưng điều này có nghĩa là phần còn lại của mẫu, nơi không có miền, hiện có ít điện áp hơn; do đó, trường bên ngoài miền giảm (so sánh các đường cong chấm và đặc trong Hình 5). Giá trị của vận tốc điện tỷ lệ với điện trường cũng giảm và do đó dòng điện chạy qua mẫu cũng giảm.
Trong khi miền di chuyển dọc theo mẫu thì dòng điện không thay đổi. Khi miền tới cực dương, nó bắt đầu tan rã và phần điện áp trên nó giảm. Trong trường hợp này, trường trong phần còn lại của mẫu tăng và do đó dòng điện tăng. Nhưng ngay khi trường trong mẫu ở vùng cực âm đạt đến giá trị ngưỡng , một miền mới bắt đầu hình thành trong mẫu và dòng điện lại bắt đầu giảm. Miễn là điện áp đặt vào mẫu vượt quá giá trị ngưỡng , quá trình này được lặp lại định kỳ (xem Hình 4, b).
*) Từ “domain” xuất phát từ tiếng Latin dominis (master, master). Vào thời Trung cổ, “lãnh địa” được gọi là sở hữu cá nhân của một lãnh chúa phong kiến lớn. Trong vật lý, “miền” được sử dụng để chỉ một khu vực có đặc tính khác biệt rõ rệt với đặc tính của vật liệu xung quanh nó. Có miền sắt từ, miền sắt điện, miền trường mạnh và miền yếu. Hình 5 cho thấy miền trường cao.
16
Những thí nghiệm tuyệt vời
Gunn được phép “nhìn thấy” điều gì xảy ra trong một mẫu khi dòng điện xuất hiện trong đó. Tuy nhiên, họ không trả lời được câu hỏi tại sao một miền được hình thành trong mẫu, lý do vật lý nào dẫn đến sự hình thành miền đó.
Nhà vật lý người Mỹ Herbert Kremer đã có thể trả lời câu hỏi này vào năm 1964. Ông nhớ lại rằng ngay trước phát hiện của Gunn, trên cơ sở tính toán lý thuyết, người ta đã chứng minh rằng trong galley arsenide, indium phoside và một số chất bán dẫn khác, sự phụ thuộc của vận tốc trôi electron vào cường độ trường phải có dạng như Hình 6. Trong một phạm vi giá trị cường độ trường nhất định , bắt đầu từ giá trị , vận tốc trôi electron giảm khi tăng trường sức mạnh. Dựa trên công thức (*), chúng ta phải kết luận rằng trong phạm vi giá trị này, độ linh động của electron giảm khi tăng mạnh đến mức tốc độ trôi dạt giảm, mặc dù cường độ điện trường tăng.
Các hệ số mà Gunn quan sát được có liên quan như thế nào đến kiểu phụ thuộc này của vận tốc electron vào trường?
Để trả lời câu hỏi này, trước tiên hãy xem xét số nguyên tố hiển nhiên bài toán.
Đặt điện áp vào mẫu. Trong trường hợp này, trường dọc theo mẫu được phân bố đồng đều
Hình 6. Sự phụ thuộc của vận tốc trôi electron của GaAs vào cường độ điện trường . Sự phụ thuộc tương tự là đặc trưng của nhiều chất bán dẫn khác (InP, GaInSb, InGaAsP, v.v.).
có nguồn gốc và bằng . Tốc độ trôi của các electron bằng (xem Hình 6), và dòng điện là dòng electron chạy với tốc độ từ κατάda đến cực dương. Bây giờ chúng ta giả sử rằng ở đâu đó trong mẫu, một vùng nhỏ đã vô tình được hình thành trong đó hướng của trường lớn hơn giá trị một chút. Do tính chất hỗn loạn của chuyển động của các electron trong tinh thể, những sai lệch nhỏ của trường so với giá trị trung bình (dao động trường) phát sinh liên tục và nhiệm vụ của chúng ta bài toán là theo dõi điều gì xảy ra với sự dao động đó khi nó xảy ra.
Nếu trường này lớn hơn một chút so với phần còn lại của mẫu, điều này có nghĩa là các điện tích đã tích lũy ở ranh giới của khu vực này: âm ở phía cực âm và dương ở phía cực dương (xem Hình 5). Nói cách khác, một lượng nhỏ electron được hình thành ở bên trái của vùng đã chọn và một lượng nhỏ electron “thiếu hụt” được hình thành ở bên phải. Thêm vào trường nguồn bên ngoài, các trường phí vượt mức “số lượng lớn” này tiếp nối trường bên trong khu vực đã chọn.
Điều gì sẽ xảy ra với những biến động trường như vậy trong tương lai?
Vì chúng ta đang xem xét trường hợp khi , tốc độ của electron tỷ lệ thuận với trường. Do đó, các electron trong dao động sẽ di chuyển nhanh chóng trong phần còn lại của mẫu. Điều này có nghĩa là sự dao động sẽ “chạy trốn” khỏi các electron thừa ở bên trái và “bắt kịp” khu vực bên phải nơi thiếu electron. Kết quả là sự dao động của trường sẽ tiêu tan.
Bây giờ chúng ta hãy xem điều gì xảy ra với các dao động khi điện áp trường trong mẫu lớn hơn một chút so với giá trị ngưỡng (xem Hình 6). Chúng ta sẽ tiếp tục giả định rằng ban đầu trường được phân bố đồng đều dọc theo mẫu; do dao động điện tích nên phát sinh phí không gian; Kết quả là, trong một khu vực nhỏ của mẫu, trường trở nên lớn hơn so với phần còn lại của mẫu. Nhưng bây giờ có nhiều polo-
17
phản ứng bằng cách thay đổi tốc độ trôi (xem Hình 6)! Điều này có nghĩa là dao động di chuyển chậm hơn dao động điện và ở bên phải của nó. Kết quả là, ở bên trái những thứ đã có sẵn trong vôi sẽ xuất hiện những dao động điện, những dao động thỏa thuận, những trường bụi điện mới, chỗ nào “thiếu” electron thì lại càng ít: trường bụi điện sẽ “bỏ chạy” khỏi dao động. Do đó, điện tích không gian sẽ trở nên lớn hơn và trường bên trong dao động sẽ tăng lên. Nhưng sự gia tăng trường ở tương ứng với việc giảm tốc độ trôi. Kết quả là dao động sẽ chuyển động chậm hơn, thậm chí nhiều electron sẽ tích tụ ở bên trái dao động và thậm chí xuất hiện ít hơn ở bên phải dao động, trường bên trong dao động sẽ càng lớn hơn, v.v.
Vì vậy, trong điều kiện tốc độ trôi của các electron giảm khi trường tăng, sự phân bố trường đều không ổn định đối với các dao động trường nhỏ: nếu chúng bị tách ra, dao động như vậy bắt đầu tăng không kiểm soát được.
Khi nào thì sự tăng của điện tích không gian tại các biên dao động và do đó sự tăng của các dao động sẽ dừng lại? Đối với điều này, điều rất quan trọng là tốc độ của các electron bên trong dao động phải bằng tốc độ của các electron bên ngoài nó.
Trong khi trường dư bên trong dao động nhỏ, một điện áp nhỏ rơi qua nó và sự hiện diện của nó trong mẫu thực tế không ảnh hưởng đến tốc độ của các electron bên ngoài dao động. Tuy nhiên, khi trường bên trong dao động tăng lên, điện áp trên nó bắt đầu giảm ngày càng nhiều. Trong trường hợp này, điện áp trên phần còn lại của mẫu sẽ nhỏ hơn (vì tổng điện áp đặt vào mẫu không đổi). Trường bên ngoài “dao động” rơi xuống. Từ “dao động” được đặt trong dấu ngoặc kép vì nó được gọi một cách bất tiện là “một từ biểu thị một độ lệch ngẫu nhiên cần thiết - một sự hình thành hấp thụ một phần đáng chú ý của điện áp đặt vào mẫu. Sự dao động biểu hiện mạnh mẽ như vậy là một miền. Bên ngoài nhà, tốc độ của các electron giảm khi trường giảm, vì trường bên ngoài nhà luôn nhỏ hơn . Do đó, khi ngôi nhà phát triển, tốc độ của các electron bên ngoài nhà giảm. Cuối cùng, tốc độ của các electron trong và ngoài nhà sẽ trở nên bằng nhau và sự phát triển của miền sẽ dừng lại Theo mô hình, từ kaod đến andug sẽ có một phần “ổn định” của trường mạnh không thay đổi hình dạng - miền.
Những miền này được Gunn quan sát trong các thí nghiệm của mình. Trường tối đa trong miền có thể rất lớn. Với trường trung bình trên mẫu là kV/cm, giá trị có thể là kV/cm.
Trong nhiều năm kể từ khi Gunn phát hiện ra tác động của dao động dòng điện trong GaAs và InP, hơn 2,5 nghìn bài báo nghiên cứu về hiệu ứng Gunn và nhiều hiện tượng vật lý liên quan khác nhau đã được xuất bản trên các tạp chí khoa học.
Hiệu ứng Gunn cho đến nay đã được quan sát thấy ở hơn 20 hợp chất dẫn điện: indium antiimonide (InSb), asen antiimonide (AsSb), trong germanium cuộn, trong silicon được làm lạnh ở nhiệt độ thấp, trong các hợp chất bán dẫn bậc ba GaAlAs, InGaSb, InAsP, trong hợp chất bậc bốn InGaAsP và nhiều chất bán dẫn khác.
Ứng dụng chính của điốt Gunn (như các mẫu thường được gọi là hiệu ứng Gunn) là các máy phát tần số siêu cao.
Khi xung radar phản xạ từ mục tiêu trở về mức phản neradion thì phải khuếch đại. Mạch của một bộ khuếch đại hiện đại nhạy cảm nhất thiết phải bao gồm một bộ tạo công suất tương đối thấp nhưng rất ổn định và có độ ồn thấp (dị âm). Điốt Hann hoạt động thành công như máy phát điện trong nhiều radar hiện đại.
Hàng trăm ngàn người chết vì tai nạn súng máy trên khắp thế giới mỗi năm. Tuy nhiên, xét về nguyên tắc cơ bản thì tai nạn là vượt quá tốc độ cho phép. Trong thành phố để tuân thủ
20
Để làm rõ ước tính này, chúng tôi giới thiệu khái niệm xác suất sự kiện. Tỷ lệ số cách xảy ra sự kiện mà chúng ta quan tâm trên tổng số các phương án có thể xảy ra như nhau được gọi là xác suất của sự kiện này. Rõ ràng là .
Trong trường hợp của chúng tôi (), chúng tôi biểu thị bằng xác suất xảy ra sự kiện không người tham gia nào đi uống nước chanh và bằng xác suất người đầu tiên đi uống nước chanh. Sau đó .
Không khó để tính toán rằng trong trường hợp “ném” một tay với và thì cơ hội được chọn của người chơi là như nhau và lần lượt bằng và và với . Khi tăng lên, việc lựa chọn các phương án ngày càng thành công hơn. Chúng tôi đã thực hiện nó bằng máy tính lên tới , dựa trên các thông báo sau.
Chúng ta hãy biểu thị bằng số lượng biểu diễn của số dưới dạng tổng của các số nguyên không âm, mỗi số không vượt quá số (trong trường hợp này, các cách biểu diễn khác nhau theo thứ tự của các số hạng được coi là khác nhau!). Chúng ta cũng biểu thị bằng số phương pháp ném ngón tay trong đó lựa chọn rơi vào người tham gia thứ , bằng tổng số phương án ném ngón tay, bằng xác suất chọn người tham gia thứ . Vì vậy, .
Các số và có thể dễ dàng biểu diễn dưới dạng . Vì số lần ném ngón tay tối đa có thể là ,
Vì sự lựa chọn thuộc về người tham gia thứ , nếu số lần “ném ngón tay” là và rõ ràng là (lưu ý rằng đối với ),
(1)
Số có thể được tính bằng công thức truy hồi đơn giản. Số cách biểu diễn số mà chúng ta quan tâm, mà số hạng đầu tiên là 0, rõ ràng bằng ; số cách biểu diễn mà số hạng đầu tiên bằng 1 bằng ; mà số hạng đầu tiên là 2 - ; v.v. Vì số hạng đầu tiên lấy một trong các giá trị 0, 1, 2, …, , (2)
(trong tổng này, các thuật ngữ neokotryan có thể bằng 0: nếu là “nhỏ”, thì bắt đầu từ neokotryan , có thể - sau đó ; ngoài ra, nếu là “lớn”, thì lên đến neokotryan , có thể () - thì cũng ).
Sau khi tính cho tất cả , sau đó chúng tôi sử dụng (2) để tìm , v.v.
Hệ thức (2) cũng cho phép chúng ta chứng minh rằng cơ hội của tất cả những người tham gia là như nhau. Thật sự,
“Dấu ngoặc nhọn” cho mỗi trông giống như
Hóa ra “dấu ngoặc nhọn” với “nối” liền kề: thuật ngữ đầu tiên trong “dấu ngoặc nhọn” với bằng , thuật ngữ cuối cùng là yếu
21
Không khó hiểu khi số tại bằng 1, sau đó khi tăng thì tăng lên, ở thì đạt cực đại, sau đó giảm mạnh và ở lại bằng 1. Sự phụ thuộc này được mô tả trong Hình 1.
Do đó, đóng góp chính cho tổng (xem (1)) xuất phát từ số hạng mà gần nhất với .
Nếu là số chẵn thì là số nguyên và . Điều này có nghĩa là hàm đạt được tối đa ở và việc đếm, được thực hiện theo vòng tròn do người tham gia tạo thành, kết thúc ở trò chơi với số 0 (xem Hình 2, a).
Nếu là số lẻ thì mức tối đa đạt được là và mức tối đa là , tức là tại trò chơi*), tức là số 0 đối diện (Hình 2, b). Đặc biệt, ở người chơi đối diện với người bắt đầu đếm rất có thể sẽ chạy đi lấy nước chanh; tại - người chơi bắt đầu đếm. Sự khác biệt về cơ hội này càng lớn, càng nhiều và càng ít .
Đối với lớp phổ thông cấp 2 (), khi “ném ngón tay” một tay (), việc đứng lên chỉ đạo người đứng đầu có lợi hơn (vài lần) so với việc là anh ta. Tuy nhiên, tôi tin rằng những người đã nắm vững lý thuyết sẽ không sử dụng nó vào mục đích ích kỷ mà sẽ kể cho các bạn cùng lớp nghe về nó.
*) Nếu là số lẻ thì việc gửi 0 người chơi sẽ tốn hai người chơi ( và ) và mỗi người trong số họ sẽ nhận được tối đa .
22
A. Varlamov
Một trăm năm trước
Nhiều tạp chí có phần “Tạp chí của chúng tôi đã viết gì về những năm trước”, từ đó người đọc tìm hiểu về những sự kiện thú vị hoặc gây tò mò, theo quan điểm hiện đại, những sự kiện diễn ra vào thời đó. Tạp chí của chúng ta vẫn còn lâu mới kỷ niệm một trăm năm thành lập nên đã quá muộn để chúng ta bắt đầu một chuyên mục như vậy. Tuy nhiên, chúng ta hãy thử tưởng tượng xem một tạp chí tương tự như tạp chí của chúng ta có thể đã viết gì cách đây nhiều năm.
Khi đó người ta chưa phát hiện ra hiện tượng siêu dẫn, siêu chảy; thậm chí không ai nghi ngờ khả năng tạo ra tia laser và lò phản ứng nhiệt hạch, vệ tinh và các gói không gian. Vì vậy, thoạt nhìn, có vẻ như những nhà thôi miên tò mò quan tâm đến vật lý không có gì để đọc. Tuy nhiên, họ cũng đọc được, không phải vô điều kiện, rằng một thế hệ các nhà vật lý xuất sắc đã lớn lên, những người đã tạo ra nền khoa học vật lý hiện đại phức tạp.
Gần đây, tác giả của những dòng này tình cờ đọc được một cuốn sách cũ của B. Donat, “Vật lý trong trò chơi dành cho tuổi trẻ”, xuất bản vào cuối thế kỷ 19. Vào thời đó, việc nghiên cứu vật lý mang tính chất “trải nghiệm hơn”, trực quan hơn và gắn kết với thiên nhiên hơn.
Dưới đây là mô tả một số thí nghiệm thú vị được lấy từ cuốn sách nói trên.
Đài phun nước, theo đơn đặt hàng
Cấu trúc của một đài phun nước như vậy được thể hiện trong Hình 1. Chai A (dung tích khoảng một lít) có hai cổ (trên và bên) được lắp trên giá đỡ B, bên cạnh có bình chứa C để lấy nước. Cả hai cổ đều được đóng lại bằng nút cao su có lắp các ống cong a và b vào trong. Ống trong trường hợp ổ cắm chính của đài phun nước và ống a, phần cuối của ống hơi không chạm tới đáy bể chứa, đóng vai trò như một loại khóa.
Nếu ống a mở, không khí đi vào chai và nước chảy tự do ra khỏi chai qua ống b, làm tăng lượng nước vào bình chứa. Ngay khi mực nước chạm đến lỗ trong ống a, sự tiếp cận của không khí trong chai sẽ dừng lại và nước ngừng chảy từ ống b - đài phun nước đã cạn!
Để nó hoạt động trở lại cần phải mở các lỗ trên ống a. Ống c ở đáy bể phục vụ mục đích này. Nếu đường kính của nó nhỏ hơn đường kính của ống b, thì trong quá trình hoạt động của đài phun nước, dòng nước vào bể chứa vượt quá lưu lượng của nó và đến một lúc nào đó khi mở ống a sẽ đóng lại - đài phun nước sẽ ngay lập tức “im lặng”. Khi lượng nước giảm đủ để đầu ống a mở ra thì đài phun nước lại hoạt động.
Bằng cách che giấu cấu trúc bên trong của đài phun nước khỏi những con mắt tò mò (ví dụ: lót chai bằng vỏ cây), trải nghiệm này có thể được thể hiện như một tâm điểm. Bạn chỉ cần đảo ngược nguyên nhân và kết quả. Đừng để đài phun nước đặt cược hay “im lặng”, mà là bạn, đang nhìn vào
24
Nằm ở khoảng cách bằng một nửa bán kính tính từ đỉnh gương) đặt đồng hồ. Sự tiến bộ của họ sẽ được nghe rõ nhất ở tiêu điểm của tấm gương thứ hai.
Bây giờ hệ thống đã được thiết lập, hãy đặt một con búp bê hoặc một bức tượng nhỏ nào đó vào tâm điểm của một tấm gương và thông báo với những người bạn đang tập hợp rằng cô ấy có thể trả lời nhiều câu hỏi khác nhau sẽ được thì thầm vào tai cô ấy. Chiếc gương thứ hai cần phải được giấu khỏi khán giả bằng cách nào đó, chẳng hạn như bằng cách che cửa bằng những tấm rèm đơn giản hoặc thắp sáng căn phòng bằng bức tượng nhỏ và để căn phòng thứ hai tối.
Tất nhiên, bạn không thể đương đầu với trải nghiệm này một mình - trọng tâm của tấm gương xa hơn phải là một chủ đất thông minh. Tại đây anh ta sẽ kể tất cả những gì anh ta sẽ nói vào tai nhân vật và sẽ có thể trả lời các câu hỏi được đặt ra. Và ở phòng bên cạnh, những người cha này sẽ được coi là đến từ chính nhân vật đó. Nó không khó để giải thích. Nếu nguồn âm nằm ở tiêu điểm của một gương thì sau khi phản xạ từ gương đó, sóng sẽ truyền dọc theo trục của cả hai gương và sau khi phản xạ từ gương thứ hai, chúng sẽ hội tụ tại tiêu điểm của nó.
Sẽ tốt hơn nữa nếu chủ đất có một con lăn để bạn có thể đăng câu hỏi và đưa ra đáp số. Ngoài việc thước kẻ hấp thụ âm thanh, nó còn làm biến dạng giọng nói rất nhiều và điều này tất nhiên sẽ khiến trải nghiệm trở nên hiệu quả hơn.
Kính rỗng
Hóa ra là có thể chiết xuất ra nhiều âm thanh âm nhạc khác nhau từ một chiếc cốc thủy tinh có thành mỏng và theo một cách độc đáo. Tuy nhiên, hãy tự mình đánh giá.
Bạn có thể dùng nước nóng rửa tay để loại bỏ dầu mỡ bám trên ngón tay. Nhúng ngón tay của bạn vào nước và cẩn thận di chuyển ngón tay dọc theo mép kính, liên tục làm ướt ngón tay bằng nước. Lúc đầu, kính sẽ phát ra âm thanh ọp ẹp khó chịu, nhưng sau đó, khi lau kỹ các cạnh, âm thanh sẽ trở nên du dương hơn. Bằng cách thay đổi áp lực của ngón tay, bạn có thể thay đổi âm sắc của âm thanh phát ra từ kính. Ngoài ra, cao độ còn phụ thuộc vào kích thước của kính, độ dày của thành kính và lượng vật dụng bên trong.
Xin lưu ý rằng không phải ly nào cũng có khả năng tạo ra âm thanh dễ chịu khi uống, vì vậy việc tìm kiếm một chiếc ly phù hợp có thể mất nhiều thời gian và rắc rối. Tốt nhất nên uống (và không kêu cót két) những chiếc ly thật mỏng, có hình dạng giống như một parabol đang quay, có thân dài và mỏng. Âm sắc của âm thanh có thể được thay đổi bằng cách thêm nước vào ly - càng có nhiều nước trong ly thì âm thanh sẽ càng trầm.
(Và một lưu ý nữa khi quan sát. Khi mực nước dâng lên đến giữa tấm kính, sóng sẽ xuất hiện trên bề mặt của nó do sự phối hợp của các thành kính. Sự nhiễu loạn mạnh nhất sẽ ở nơi ngón tay của bạn hiện đang đặt.)
25
Điều thú vị là trên cơ sở hiện tượng được mô tả, nhà khoa học nổi tiếng người Mỹ Benjamin Franklin (đặc biệt là người đã phát hiện ra điện khí quyển) đã tạo ra một nhạc cụ nguyên bản. Mục đích của một loạt cốc thủy tinh được mài kỹ, được khoan ở giữa, cách nhau một khoảng bằng nhau, được gắn vào một trục chung. Bên dưới chiếc hộp chứa hệ thống này có gắn một giáo viên (giống như một chiếc máy may), được xoay. Từ cái chạm đơn giản của những ngón tay ướt cho đến những chiếc cốc xoay của môi trường, âm thanh tăng cường đến mức mạnh mẽ hoặc giảm xuống thành tiếng thì thầm.
Bây giờ thật khó để tưởng tượng loại nhạc cụ tuyệt vời này, nhưng những người đã nghe nó đều đảm bảo rằng sự hài hòa trong âm thanh của nó có tác động đáng kinh ngạc đối với cả người biểu diễn và người nghe. Năm 1763, Franklin đã tặng mẫu nhạc cụ này của mình cho người phụ nữ người Anh, cô Davis. Trong vài năm, cô đã trình diễn nó ở nhiều nước châu Âu, và sau đó nhạc cụ tuyệt vời này biến mất không dấu vết.
Một tấm gương không nhầm lẫn giữa bên phải và bên trái
Lấy hai chiếc gương thông thường không có khung, đặt chúng sao cho các cạnh vuông góc với nhau, mặt gương hướng vào trong và nhìn thẳng vào góc dọc theo đường phân giác của nó. Bạn sẽ thấy hình ảnh của bạn. Sau đó nhắm một mắt lại, ví dụ như mắt phải, và hình ảnh của bạn cũng sẽ nhắm mắt phải lại; giơ tay trái lên - trong gương, tay trái của bạn cũng có vẻ giơ lên. Tại sao?
Điều này không khó hiểu. Bạn không thể nhìn trực tiếp hình ảnh của nửa bên trái của mình trong gương bên trái, vì (theo định luật phản xạ) các tia phản xạ từ nó không đi về phía bạn mà theo hướng ngược lại và trên đường đi, chúng gặp gương thứ hai, bên phải. Đây là nơi thu được hình ảnh cuối cùng của nửa bên trái của bạn, bạn sẽ thấy hình ảnh này vì gương bên phải được đặt theo cách thích hợp cho việc này. Nói cách khác, một gương “truyền” hình ảnh sang gương kia một cách không thể nhận thấy, dẫn đến không phải một phản xạ mà là hai, do đó nửa bên trái tự nhiên quay trở lại bên trái và bên phải quay sang bên phải.
Teller, hãy cố gắng tăng dần góc của gương. Đầu tiên, phần giữa khuôn mặt có mũi sẽ biến mất, sau đó chỉ còn lại một tai và ở một số góc độ, hình ảnh khuôn mặt sẽ biến mất hoàn toàn, nhưng ở một góc gần 180°, hình ảnh rõ ràng của khuôn mặt sẽ xuất hiện trong gương phẳng. Nếu bạn lại làm theo trình tự ngược lại thì mọi chuyện sẽ diễn ra ngược lại: đầu tiên, khuôn mặt bắt đầu mờ đi về chiều rộng, mũi sẽ sưng lên, dài ra, sau đó con mắt thứ ba sẽ xuất hiện trên sống mũi, và… tương tự.
Để hiểu tại sao ảnh lại hành xử như vậy, hãy thử vẽ đường đi của các tia trong hệ gương như vậy với các góc khác nhau giữa các gương.
26
Bài toán
M766 — M770; F778 — F782
M766. Chứng minh rằng tổng các bình phương của ba số nguyên liên tiếp không thể là lập phương của một số tự nhiên.
Yu. ionin
M767. a) Đường chia diện tích của một đa giác lồi làm đôi. Chứng minh rằng tỉ số mà đường thẳng này chia hình chiếu của đa giác thành đường thẳng vuông góc với nó không vượt quá (Hình 1, a). b) Mỗi đường thẳng trong ba đường thẳng chia diện tích của hình này làm đôi. Chứng minh rằng diện tích phần hình nằm trong tam giác giữa các đường thẳng không vượt quá tất cả các hình phẳng (Hình 1, b).
V. Prasolov
M768*. Tổng của số, mỗi số không vượt quá modulo 1, bằng . Chứng minh rằng bạn có thể chọn nhiều số trong số đó sao cho tổng của các số đã chọn khác không quá .
V. Grinberg
M769*. Các đường phân giác của tam giác cắt nhau tại điểm , các đoạn tiếp theo của chúng cắt đường tròn ngoại tiếp tam giác tại các điểm (Hình 2). Gọi là bán kính đường tròn ngoại tiếp và là bán kính đường tròn ngoại tiếp tam giác . Chứng minh đẳng thức
a) ; b) ;
b) .
R. Mazov
M770*. Ở đáy của paramid tam giác là một tam giác đều . Chứng minh rằng nếu các góc bằng nhau thì paramida là chính quy.
27
F778. Vòng có khối lượng , buộc lỏng lẻo hai vòng khối lượng mỏng , bắt đầu trượt xuống; các vòng di chuyển theo các hướng khác nhau dọc theo một bề mặt ngang gồ ghề. Xác định gia tốc của vòng tại thời điểm ban đầu nếu góc (Hình 3) bằng . Không có ma sát giữa vòng và vòng.
S. Krotov
F779. Một hình vuông gồm hai nửa có tỷ số khối lượng bằng hai nằm trên một bề mặt gồ ghề. Ở góc nào so với mặt tiếp giáp giữa hai nửa sợi dây phải được kéo trong mặt phẳng nằm ngang để hình vuông chuyển động về phía trước? Điểm tác dụng của lực nằm ở giao điểm của cạnh hình vuông và mặt phân cách.
E. Aliyev
F780. Một bình hình trụ có chiều cao , được chia đều cho một vách ngăn, chứa nước ở phần trên (mật độ của nó là ) và không khí ở áp suất khí quyển ở phần dưới (Hình 4). Một lỗ nhỏ mở ra trên vách ngăn để nước bắt đầu chảy vào phần dưới của bình. Lớp nước ở đáy bình sẽ dày bao nhiêu khi không khí bắt đầu đi lên từ lỗ? Nhiệt độ không đổi. Gia tốc của lực cứng là .
V. Borodin
F781. Giữa hai quả cầu kim loại độc lập đồng tâm có bán kính và có một điện tích chính xác ở khoảng cách tính từ tâm quả cầu. Điện tích nào sẽ chạy qua một dây dẫn mỏng nếu các quả cầu bị đóng kín bởi nó?
V. Komov
F782. Tụ điện được tích điện đến điện áp V và một điện trở được nối với nó. Đồng thời, trong một khoảng thời gian nhất định, năng lượng J được giải phóng dưới dạng nhiệt, và trong cùng khoảng thời gian đó, năng lượng J được giải phóng. Xác định điện dung của tụ điện.
A. Zilberman
Problems
M766 — M770; P778 — P782
M766. Prove that the sum of squares of three consecutive integers cannot be the cube of a naturel number.
Yu. Ionin
M767. a) The straight line splits a convex polygon into two parts of egal area; the parts are projected perpendicularly on a line orthogonal to . Prove that the quotient of lengths
29
Lời giải bài toán
M739 — M745; F748 — F757
M739. Chứng minh rằng với mọi giá trị của mà vế trái có nghĩa thì đẳng thức đúng
thức ăn là số lẻ, , là hằng số (tùy thuộc vào ).
c) Tìm cho mọi số lẻ .
a) Đặt , , sau đó đặt . Sử dụng công thức tính tang của tổng, chúng ta thu được (tại )
- Sử dụng các công thức rút gọn và số lẻ , dễ dàng chứng minh được cả tử số và mẫu số của phân số
chuyển về 0 tại cùng các điểm của khoảng [0; [: 0, , , …, (và mất ý nghĩa - “chuyển sang vô cực” - cũng tại các điểm tương tự , , …, , điểm mà chúng tôi tiếp tục loại trừ khỏi xem xét). Hãy đặt , (). Tử số và mẫu số của phân số có thể được biểu diễn bằng cách thay thế bằng dưới dạng tỷ số của các đa thức từ :
trong đó và cả hai đa thức và đều có bậc và có cùng nghiệm , , , …, . Thực tế là phân số , tức là , là một hằng số được suy ra ngay từ bổ đề sau:
Bổ đề. Nếu một đa thức bậc có nghiệm phân biệt , , …, , thì thực tế nó chỉ bằng .
Chứng minh bổ đề có thể được chứng minh bằng quy nạp theo bậc của đa thức . Đối với rõ ràng là: , trong đó . Cho là đa thức bậc với hệ số cao nhất và nghiệm , , …, . Khi đó , trong đó là đa thức bậc mới với hệ số dẫn đầu và nghiệm , , …, . Theo giả thuyết quy nạp . , tức là phát biểu của bổ đề cũng đúng với đa thức bậc . (Bằng chứng sử dụng đẳng thức
từ đó rõ ràng rằng chia hết cho .
c) Tìm hằng số cho bất kỳ (lẻ) nào có độ khó đáng kể. Đáp số: , tức là , , , v.v. Tất cả các giải pháp mà chúng tôi đã đề cập đều sử dụng các thông điệp liên quan đến nghiệm của đa thức.
30
Hằng số có thể được lấy dưới dạng tỷ số giữa các hệ số cao nhất của đa thức và . Đối với hệ số đầu tiên, hệ số dẫn đầu là , đối với hệ số thứ hai là 1, do đó, . Không khó để tìm ra dấu của tích : giữa các tiếp tuyến bằng âm (và ). Một số độc giả đã nhận thấy rằng tích có thể được biểu thị dưới dạng tỷ lệ , trong đó và là các đa thức Chebyshev được xác định bởi các điều kiện , (xem bài viết của N. Vasiliev và A. Zelevinsky trong «Kvant», 1982, số 4, trang 17*).
Hãy đưa ra một lý do tương tự nhưng trực tiếp hơn.
Lưu ý rằng biến mất tại các điểm 0, và có thể được biểu thị dưới dạng tỷ lệ của hai đa thức trong ; bằng quy nạp, dựa vào công thức
Hằng số có thể được lấy dưới dạng tỷ số giữa các hệ số cao nhất của đa thức và . Đối với hệ số đầu tiên, hệ số dẫn đầu là , đối với hệ số thứ hai là 1, do đó, . Không khó để tìm ra dấu của tích : giữa các tiếp tuyến bằng âm (và ). Một số độc giả đã nhận thấy rằng tích có thể được biểu thị dưới dạng tỷ lệ , trong đó và là các đa thức Chebyshev được xác định bởi các điều kiện , (xem bài viết của N. Vasiliev và A. Zelevinsky trong «Kvant», 1982, số 4, trang 17*).
Trong trường hợp này, đa thức phải có nghiệm và do đó, theo bổ đề, bằng
So sánh (1) và (2), ta được .
Hãy đưa ra một cách khác để tìm . Chúng ta hãy thay thế giá trị vào nhận dạng . Sử dụng các công thức rút gọn , không khó để chứng minh rằng tích các tiếp tuyến của các góc nằm ở mẫu số bằng .
Bạn có thể tìm tổng trong tử số dựa trên thực tế là với tất cả các góc này và sử dụng công thức (1) (về cơ bản, đó là tìm tổng này sau bài toán M100 - xem «Kvant», 1972, Số 12; một số sự tương ứng giữa các hàm lượng giác thuộc loại này và các hệ quả thú vị từ chúng được phân tích trong cuốn sách bởi A. M. Yaglom và I. M. Yaglom “Non-Zelematrinye bài toán trong bài thuyết trình ở cấp tiểu học” (M., GTTI, 1954), bài toán 130-145).
V. Alekseev, A. Egorov
M740. Seryozha đổ một ít hạt kê vào chảo hình trụ và hỏi dì Lida hàng xóm của mình: “Bạn cần đổ bao nhiêu nước để có được món cháo ngon?” - “Rất đơn giản,” đáp số-
a), 6). Chúng ta sẽ giả sử rằng kê lấp đầy một phần nào đó của chảo mà không có khoảng trống, giống như chất lỏng.
Đặt bán kính của một cái chảo hình trụ là , và đổ thật nhiều hạt kê vào sao cho nó dâng lên độ cao
*) Hơn nữa, với tất cả .
32
M742. Trên a) một đường tròn, b) một hình cầu có bán kính 1 có n điểm. Chứng minh rằng tổng bình phương của các khoảng cách theo cặp giữa chúng không lớn hơn .
M743. Có N thành phố trong cả nước. a) Có sự liên lạc trực tiếp giữa hai thành phố bất kỳ bằng máy bay hoặc tàu thủy. Chứng minh rằng bằng cách chỉ sử dụng một loại phương tiện giao thông, bạn có thể đi từ bất kỳ thành phố nào đến bất kỳ thành phố nào khác (có thể bằng chuyển tuyến). b) Có sự liên lạc trực tiếp giữa hai thành phố bất kỳ bằng máy bay, tàu hỏa hoặc tàu thủy. Chứng minh rằng bạn có thể chọn ít nhất N/2 thành phố và một trong ba phương thức vận tải để khi sử dụng một trong số chúng, bạn có thể đi từ bất kỳ thành phố nào đã chọn đến bất kỳ thành phố nào đã chọn khác. c) Cho ví dụ chứng minh trong câu b) không thể thay số N/2 bằng số có tính tổng quát hơn.
Hình 1.
a), b) Gọi là tâm của một đường tròn (hình cầu) nhất định, là các điểm đã cho, (), là tổng bình phương của khoảng cách theo cặp giữa các điểm. Sau đó, kể từ ,
ở đâu . Do đó, , và sự bình đẳng đạt được khi và chỉ khi .
Công thức thu được cho tổng bình phương các khoảng cách theo cặp giữa các điểm là một công thức Lagrange rất đặc biệt cho cái gọi là “mômen quán tính” của một hệ có khối lượng chính xác. Bạn có thể đọc thêm thông tin về mômen quán tính, công thức Lagrange và ứng dụng của chúng trong hình học trong các bài viết của M. Balk và N. Grigoriev “Cơ học giúp hình học” («Kvant», 1973, Số 11) và Z. Skopets “Khoảng cách giữa tâm của hai hệ điểm” («Kvant», 1975, Số 3).
V. Prasolov
♦
a) Mệnh đề có thể được chứng minh dễ dàng bằng quy nạp theo . Đối với hai thành phố thì điều đó là hiển nhiên. Hãy để chúng tôi chứng minh điều đó cho thành phố, giả sử rằng nó đúng với thành phố.
Giả sử là một trong các thành phố , thì các thành phố còn lại được kết nối bằng một phương thức vận tải, ví dụ như đường thủy, theo giả thuyết cảm ứng. Nếu ít nhất một trong những thành phố này có kết nối trực tiếp với thành phố , thì mọi thứ đều rõ ràng. Mặt khác, những thành phố này được kết nối bằng máy bay với thành phố , và do đó với bất kỳ thành phố nào khác trong số đó (với chuyển tuyến tại ).
b) Biểu thức lại bài toán như sau:
Cho điểm, mỗi điểm được kết nối bằng các đoạn màu đỏ, đen hoặc đen. Chúng ta sẽ nói rằng một số điểm này tạo thành một kết nối màu đỏ (xanh lam hoặc đen) nếu chúng có thể được bỏ qua bằng cách chỉ nhìn vào các đoạn màu đỏ (xanh lam hoặc đen). Dễ dàng chứng minh rằng có thể chọn được một liên kết chứa nhiều điểm hơn và cũng là một liên kết đen. Vì số điểm trong liên kết và không nhỏ hơn trong liên kết nên tập và không trống. Do đó, tất cả dữ liệu điểm được chia thành hai gói và . Tuy nhiên, trong số này phải chứa ít nhất điểm và điều này mâu thuẫn với thực tế là số điểm trong liên kết tối đa nhỏ hơn .
Kết quả mâu thuẫn chứng minh 6).
33
c) Chúng ta hãy xây dựng một ví dụ về tập hợp các điểm với các đoạn gồm ba màu nối chúng lại, trong đó số điểm trong kết nối tối đa chính xác là . (Đối với với , 2, 3, cấu trúc tương tự, nhưng kích thước tối đa của kết nối sẽ bằng và có thể chứng minh rằng trong những trường hợp này, có thể tìm thấy kết nối có kích thước này trong tập hợp.)
Hãy chia tất cả các điểm thành 4 nhóm và với điểm trong mỗi nhóm. Chúng ta hãy kết nối bằng các đoạn màu đen tất cả các điểm của tập hợp với tất cả các điểm và tất cả các điểm với tất cả các điểm . Tương tự, chúng ta nối các điểm của tập hợp và , và với các đoạn màu đỏ, và , và với các đoạn màu xanh lam (Hình 2 thể hiện trường hợp ). Trong mỗi nhóm trong số bốn nhóm, các phân đoạn có thể được vẽ tùy ý - hai điểm bất kỳ của bất kỳ tập hợp và nào đã được kết nối bằng các đường đứt nét của mỗi màu trong số ba màu.
Dễ dàng nhận thấy rằng với cách tô màu các đoạn như vậy, hai nhóm bất kỳ trong bốn nhóm tạo thành một liên kết có số điểm lớn nhất bằng .
L. Kurlyandchik
M744*. Một tam giác đồng dạng nội tiếp thành tam giác (các đỉnh của các phần có kích thước bằng lần lượt nằm trên các đoạn BC, CA và AB). Gọi là giao điểm của các đường và và và . Chứng minh rằng sáu đường tròn ngoại tiếp tam giác cắt nhau tại một điểm.
Hình 1.
Hình 2.
lời giải bài toán tự nhiên lớn nhất dựa trên thực tế là tất cả 6 vòng tròn đang được xem xét đều đi qua điểm cố định của phép biến đổi độ tương tự biến thành tương tự của nó. Điều quan trọng đối với chúng tôi là chỉ có một sự chuyển đổi như vậy. (Thật vậy, giả sử có hai phép biến đổi tương tự, và , lấy thành . Sau đó, phép biến đổi tương tự giữ nguyên các điểm , và (ví dụ: ). Do đó, nó suy ra rằng là giao điểm và hơn nữa là một phép biến đổi đồng nhất. Do đó, phép biến đổi là nghịch đảo của , tức là .
Bây giờ chúng ta hãy chia các vòng tròn đang được xem xét thành ba cặp: và và và . Lấy bất kỳ cặp nào trong số này, ví dụ: hình tròn và , ngoại tiếp các hình tam giác và . Họ có điểm chung ; lấy là điểm chung thứ hai của chúng (xem Hình 1; nếu chúng chạm nhau, đặt ). Chúng tôi sẽ chỉ ra rằng có một phép biến đổi tương tự khiến điểm giữ nguyên và chỉ có điểm đó, và một phép biến đổi từ thành . Vì các cặp đường tròn và có thể được thay thế bằng một trong hai cặp còn lại và sẽ thu được cùng một phép biến đổi tương tự, nên cả ba cặp đường tròn phải có một điểm chung, đó là điều chúng ta cần.
Vì vậy, bây giờ hãy để ; Chúng ta hãy biểu thị tâm của các vòng tròn và bằng và . Thực hiện xoay tuần tự quanh điểm theo một góc theo hướng (ngược chiều kim đồng hồ trong hình) và chuẩn bị với tâm và hệ số , ta thu được phép biến đổi tương tự , biến điểm thành . Trong trường hợp này, điểm (và chỉ nó) giữ nguyên vị trí và vòng tròn biến thành một vòng tròn có tâm , đi qua điểm . Hãy chứng minh rằng là phép biến đổi mà chúng ta cần, tức là .
Lưu ý rằng các điểm và nằm ở hai phía đối diện của đường , và do đó nằm trên hai vòng tròn “bên ngoài” và (Hình 2). Do đó, góc có độ lớn bằng dòng chảy của góc ở tâm , tức là , và tương tự, . Vì vậy, . Mặt khác, , trong đó , vì theo định nghĩa, các phép biến đổi là và . Vì vậy, các tam giác và giống nhau và có cạnh chung , do đó các điểm và bằng nhau hoặc đối xứng với và vì chúng nằm trên đường tròn .
34
M745. a) Cho một dãy số () sao cho (). Chứng minh rằng có thể chọn dãy () từ các số và sao cho với mọi
6) Cho một chuỗi gồm ba số () sao cho và (). Dựa vào đó, một chuỗi mới gồm ba () được xây dựng, trong đó và mỗi bộ ba () tại được lấy từ bộ ba () trước đó bằng cách thêm vào một trong các số mà chúng tôi chọn, cho - một số khác, cho - một phần ba. Có phải luôn luôn có thể đảm bảo rằng tất cả các số không lớn hơn 1 về giá trị tuyệt đối hoặc ít nhất bị giới hạn bởi một số nội dung?
c) Tìm các câu hỏi tương tự về dãy bốn số.
Hình 1.
Một bằng chứng tương tự được đưa ra là . Cuối cùng, hãy để . Như trên, từ sự giống nhau của các tam giác , và suy ra các điểm và trùng nhau hoặc đối xứng với (). Nhưng các điểm và nằm cùng một phía của , nên ảnh và của chúng phải nằm cùng một phía của , và do đó, ).
Nếu các vòng tròn và chạm vào nhau, thì dễ dàng nhận thấy, dưới dạng phép biến đổi , chúng ta nên lấy hình có tâm . Trong trường hợp này, các hình tam giác và đang được chuẩn bị, có thể may khi và là trung điểm của cạnh của tam giác và là điểm giao nhau của các đường trung tuyến của nó.
D. Izak, V. Dubrovsky
♦
a) Đặt . Các số có thể chọn lần lượt như sau: - tùy ý; giả sử đã được chọn sao cho cho tất cả , thì được lấy bằng nếu các số và có cùng dấu và nếu chúng khác nhau. Thông điệp hoàn toàn rõ ràng mà chúng tôi đang sử dụng ở đây sẽ hữu ích trong tương lai, vì vậy chúng tôi xây dựng nó dưới dạng bổ đề:
Bổ đề. Nếu hai số có dấu khác nhau và mỗi modulo không vượt quá thì tổng modulo của chúng không vượt quá .
Bổ đề này áp dụng cho các số và (trong trường hợp này là ).
- Chúng ta sẽ gọi một bộ ba số là bình thường nếu tổng của chúng bằng 0 và mỗi số không vượt quá modulo 1. Hãy chứng minh rằng chúng ta có thể “cộng” từng bộ ba (), sắp xếp lại các số trong đó sao cho bộ ba () là chuẩn tắc với mọi . Để làm điều này, chỉ cần thay thế nếu bộ ba và bình thường, và , thì bộ ba cũng bình thường. Trên thực tế, vì và , đối với tổng các số cực trị, các bất đẳng thức và được thỏa mãn bởi bổ đề (cho ), và các số trung bình modulo không lớn hơn 1/2 (nếu , thì , do đó ; tương tự, người ta chứng minh rằng và ).
Bài 6) có cách giải thích hình học màu đỏ. Giữa các bộ ba số có tổng bằng 0 và các điểm trên mặt phẳng, có thể thiết lập sự tương ứng bằng cách sử dụng “hệ tọa độ” trên mặt phẳng, bao gồm ba trục và , tạo các góc với nhau có độ lớn ; trong trường hợp này, mỗi điểm tương ứng với tọa độ và của các hình chiếu của nó lên các trục này (xem Hình 1). Vì tổng của vectơ đơn vị và là 0, . Các điều kiện , và xác định ba sọc có chiều rộng 2, vuông góc với các trục; giao điểm của chúng là hình lục giác như trong Hình 1.
Bây giờ chúng tôi có thể gửi lời giải của mình. Hoán vị của hai số trong một bộ ba, tức là hai tọa độ, tương ứng với tính đối xứng của hình lục giác so với các trục , và hai bộ ba “có thứ tự ngược nhau” và là hai vectơ nằm đối diện - đỏ và xanh - tứ giác (xem Hình 1). Tổng của chúng luôn nằm bên trong lục giác nên nếu dịch theo phép đối xứng
*) Có thể thiết lập sự trùng khớp của các điểm và , và , dựa trên thông điệp rõ ràng rằng hướng đi qua các đỉnh của các tam giác và , cũng như các tam giác và , phải giống nhau. Tuy nhiên, nếu bạn cũng thực hiện một phép giải cấu trúc nghiêm ngặt, không tham khảo bản vẽ và thậm chí chỉ xác định chính xác “hướng truyền tải” thì khá khó khăn.
35
vectơ thành một tứ giác đối diện với vectơ nằm, trước khi thêm chúng, chúng ta sẽ luôn ở bên trong hình lục giác.
Chúng ta cũng hãy lưu ý rằng với sự lựa chọn thích hợp của hệ tọa độ trong không gian, cùng một hình lục giác sẽ là một phần của khối lập phương theo mặt phẳng (xem Hình 2). Trong trường hợp này, tọa độ của bất kỳ điểm nào trên mặt phẳng lục giác trong hệ và sẽ trùng nhau.
c) Ở đây không thể khẳng định rằng tất cả các số sẽ có modulo không quá 1, như ví dụ về hai tứ giác và cho thấy: trong số các tổng theo cặp của chúng chắc chắn xuất hiện số 4/3=1+1/3. Tuy nhiên, trong quá trình cộng các tứ giác “sắp xếp lại”, thu được các số không vượt quá một hằng số nhất định; Để chứng minh điều này, sẽ thuận tiện hơn khi thay thế các điều kiện mà các số không vượt quá modulo 1 bằng các điều kiện khác sẽ được bảo toàn trong một phép toán như vậy. Đây là một điều kiện như vậy:
() tất cả các số bốn và theo cặp cách nhau không quá 2 (nghĩa là chênh lệch giữa số lớn nhất và số nhỏ nhất không quá 2). Hãy để chúng tôi chứng minh rằng nếu hai bộ tứ và thỏa mãn điều kiện này thì bộ tứ cũng thỏa mãn điều kiện này. Hãy để . thì hiệu modulo không vượt quá 2, vì các số và có dấu khác nhau và không có modulo 2 (bổ đề phần a) cho . Vì vậy, chúng tôi đã chứng minh rằng có thể cộng bốn số (có thể mỗi lần sắp xếp lại chúng) để các điều kiện () được bảo toàn. Cần lưu ý rằng trong bốn số có tổng bằng 0 thỏa mãn điều kiện này, số modulo lớn nhất không vượt quá 3/2; trên thực tế, chẳng hạn, hãy để , sau đó ; người ta cũng chứng minh tương tự rằng các số không thể nhỏ hơn - 3/2.
Đối với -số có , tình huống tương tự như đối với bốn: -số thu được từ một chuỗi các bộ số nhất định, modulo không quá 1, phù hợp bằng cách hoán vị các số trong tập hợp và phép cộng, sẽ thỏa mãn điều kiện (*); Hơn nữa, nếu tổng của mỗi bộ bằng 0 thì tất cả các số modulo sẽ không vượt quá 2-2/m.
Hình 3 thể hiện cách diễn giải hình học của bài toán c). Thay vì ba trục trên mặt phẳng đi từ tâm của một tam giác đều đến các đỉnh của nó, bạn cần lấy 4 trục trong không gian hướng đến các đỉnh của một tứ diện đều từ tâm của nó. Vì tổng các vectơ hợp nhất của các trục này bằng 0 nên mỗi điểm trong không gian được gán bốn số có tổng bằng 0, bao gồm tọa độ các hình chiếu của điểm này trên trục . Điều kiện xác định trong không gian một lớp có độ dày 2, được bao bọc giữa các mặt phẳng vuông góc với trục ; giao điểm của bốn lớp như vậy là một khối bát diện (Hình 3, a). Điều kiện () xác định một “hình thoi” trong không gian—một hình 12 mặt đều, tất cả các mặt đều là hình thoi (Hình 3, b).
Cố gắng đưa ra cách giải thích hình học của lời giải bài toán c).
N. Vasiliev
*) Khối đa diện này được thay thế bằng thực tế là các bản sao giống hệt của nó có thể được sử dụng để bao phủ toàn bộ không gian mà không có khoảng trống (ví dụ, xem cuốn sách của G. Steinhaus “Kính vạn hoa toán học” (M., “Nauka”, 1981, trang 95). Điều gây tò mò là tâm của các ô chứa đầy như vậy đồng thời đóng vai trò là tâm của các quả bóng tạo thành lớp sàng dày đặc nhất, được đề cập trong danh sách tới lời giải bài toán M740.
36
F748. Một khối lập phương nhỏ trượt dọc theo một thanh sắt xoắn ốc có hình chữ nhật, được cắt trên bề mặt bên trong của một hình trụ rỗng dài vô tận (Hình 1). Bán kính đáy của hình trụ là R, trục vít là h và hệ số ma sát trượt là μ. Tìm tốc độ ổn định của khối lập phương. (Kích thước của khối lập phương và độ sâu của bàn ủi nhỏ hơn R rất nhiều.)
Hình 1.
Đối với lời giải bài toán, việc “mở” hình trụ là thuận tiện. Quỹ đạo của khối khi quét là thẳng, nghiêng một góc α so với đường chân trời (Hình 2).
Khối lập phương chuyển động với tốc độ ổn định khi tổng các hình chiếu của các lực tác dụng lên khối lên phương của đường nghiêng bằng không. Hãy viết ra những điều kiện sau:
Ở đây là hình chiếu của lực hấp dẫn, là hình chiếu của lực ma sát lên “đáy” của bàn ủi, là hình chiếu của lực ma sát lên thành bên của bàn ủi (lực này bằng μN, trong đó N là phản lực pháp tuyến từ thành bên, truyền cho khối lập phương gia tốc hướng tâm , tức là ). Từ biểu thức (*), xét sin α = và cos α = , ta tìm được vận tốc ổn định của khối lập phương:
(Từ biểu thức thu được, rõ ràng khối lập phương sẽ chuyển động dọc theo bàn ủi với điều kiện μ < .)
R. Enfijan
F749. Một đĩa lớn đang được sửa chữa quanh một trục thẳng đứng với vận tốc góc Ω. Một đĩa có bán kính r khối lượng m được hạ xuống từ phía trên, trục của đĩa hướng thẳng đứng (Hình 1). Khoảng cách giữa các trục của các đĩa là d (d > r). Hệ số ma sát giữa các bề mặt của đĩa là μ. Xác định vận tốc góc không đổi của đĩa nhỏ. Phải tác dụng mômen lực nào lên trục của đĩa lớn để tốc độ hồi phục của nó không đổi? Không có ma sát trong các trục.
Hãy xem đĩa nhỏ sẽ chuyển động như thế nào ngay sau khi tiếp xúc với đĩa lớn.
Chúng ta hãy chọn hai phần nhỏ giống hệt nhau của một đĩa nhỏ, nằm trên cùng một đường kính đối xứng với tâm của đĩa. Trong Hình 2, các điểm A1 và A2 là trọng tâm của các mặt cắt đó. Tại thời điểm các đĩa tiếp xúc (khi đĩa nhỏ vẫn còn hoạt động xong), vận tốc và của các điểm của đĩa lớn tiếp xúc với các điểm A1 và A2 của đĩa nhỏ có hướng như trên Hình 2 (|\vec{v} _1| = |\vec{v} _2| = Ω |OA_1| = Ω |OA_2|). Rõ ràng là dọc theo các vectơ và các lực ma sát và sẽ có hướng tại thời điểm tiếp xúc, tác dụng từ phía đĩa lớn trong diện tích A1 và A2 của đĩa nhỏ (|\vec{F__1| = |\vec{F__2|). Vì các lực so với trục của đĩa nhỏ (l1 trong Hình 2) nhỏ hơn lực (l2 trong Hình 2), nên tổng mômen của lực và sẽ làm xoắn đĩa nhỏ theo hướng xử lý của đĩa lớn.
37
Sau khi kiểm tra các cặp phần tương tự của đĩa nhỏ, chúng tôi đi đến kết luận rằng ngay sau khi chạm vào, đĩa nhỏ bắt đầu xoắn theo hướng quay của đĩa lớn.
Giả sử tại một thời điểm nào đó vận tốc góc của đĩa nhỏ bằng . Tốc độ của các phần và sẽ tương ứng với sự tương ứng của và và , trong đó (Hình 3). Ma sát mạnh và tác dụng lên các vùng này sẽ có hướng dọc theo vectơ (tốc độ tương đối của điểm đĩa lớn chạm vào điểm ) và (tốc độ tương đối của điểm đĩa lớn chạm vào điểm ). Rõ ràng là mômen của cặp lực và sẽ làm quay đĩa nhỏ (tức là vận tốc góc của đĩa sẽ thay đổi) nếu (xem Hình 3; để tiện so sánh, các vectơ “liên quan” đến điểm cắt nhau tại điểm ).
Do đó, trong khi , có một mômen lực ma sát khác 0 làm quay chiếc đĩa nhỏ. Tại , vận tốc tương đối của các phần và hướng vuông góc với đoạn (dọc theo đoạn trong Hình 3), và mô men của lực ma sát so với trục của đĩa nhỏ bằng không. Do đó, trong tương lai đĩa nhỏ sẽ quay với tốc độ góc đã đặt .
Ở , tất cả các lực ma sát tác dụng lên các phần giống hệt nhau khác nhau của đĩa nhỏ sẽ có độ lớn tuyệt đối và hướng theo cùng một hướng - vuông góc với đoạn . Theo định luật III Newton, tổng hợp lực của toàn bộ lực ma sát tác dụng lên đĩa lớn sẽ tác dụng lên điểm đĩa lớn chạm vào tâm của đĩa nhỏ và bằng . Để bù lại mô men hãm của lực này thì phải tác dụng một mô men lực lên trục của đĩa lớn.
S. Krotov
F750*. Khi chiều của phần tử E thay đổi thì dòng điện chạy qua nó thay đổi như hình 1. Chiều của phần tử E sẽ thay đổi như thế nào theo thời gian nếu đưa nó vào mạch điện như hình 2 (các thông số mạch được chỉ ra trong hình)? Điện trở nhỏ nhất có thể mắc song song với phần tử E là bao nhiêu để hướng không đổi?
Các biên tập viên xin lỗi vì bản vẽ không chính xác được đưa ra trong điều kiện bài toán trong «Kvant» số 4 năm nay (Hình 4 trên trang 26).
Hãy xem xét hoạt động của mạch điện kể từ thời điểm nó được bật. Tại thời điểm bật, dòng điện qua cuộn dây và phần tử E bằng 0; trong trường hợp này, hướng tới phần tử cũng bằng 0 và toàn bộ hướng của pin được áp vào cuộn dây. Dòng điện qua cuộn dây (và qua phần tử) bắt đầu tăng. Khi nó đạt đến giá trị mA, xảy ra hiện tượng nhảy hướng tới phần tử - với dòng điện cố định 5 mA (tok qua cuộn dây không thể thay đổi đột ngột), hướng trên nó ngay lập tức tăng lên V (xem Hình 1). Trong trường hợp này, hướng của cuộn dây đổi dấu () và do đó, dòng điện bắt đầu giảm. Tương tự, khi dòng điện giảm xuống giá trị mA, sẽ lại có sự chuyển hướng sang phần tử - nó sẽ giảm gần như xuống và mọi thứ bắt đầu lại từ đầu.
Hãy tính thời gian gần đúng để dòng điện tăng từ lên mA và thời gian để dòng điện giảm từ mA xuống mA. Vì hướng của phần tử thay đổi ít khi dòng điện tăng từ 0 đến , nên chúng ta sẽ giả sử rằng hướng trung bình của cuộn dây trong thời gian bằng
Tương tự, hướng trung bình của cuộn dây trong thời gian sẽ được coi là bằng
38
Khi dòng điện tăng
Từ đây chúng ta tìm thấy :
Khi dòng điện giảm
Ở đâu
Đồ thị sự thay đổi điện áp trên phần tử E theo thời gian được thể hiện trên Hình 3.
Hãy kết nối một điện trở song song với phần tử. Để điện áp trên phần tử không đổi (nghĩa là tồn tại dao động), điều cần thiết là đặc tính dòng điện-điện áp “tổng” (phần tử + điện trở) phải chứa ít nhất một phần nhỏ trong đó điện áp giảm khi dòng điện tăng (nói đúng ra, tại điểm ). Sau khi xây dựng đặc tính cho điện trở () và đặc tính “tổng” (bạn tự làm việc này), chúng ta sẽ tìm điện trở tối thiểu mà tại đó điện áp trên phần tử không đổi: .
(Lưu ý rằng sự phụ thuộc , như trong Hình 1, có một thiết bị được sử dụng rộng rãi - một diode đường hầm. Mạch trong Hình 2 là mạch chung của một bộ tạo xung dựa trên một diode đường hầm.)
- Rafaylov
F751. Một vòng mỏng có bán kính được đặt trên một hình trụ rất thô có bán kính , nằm ngang (Hình 1). Tìm chu kỳ dao động của vòng trong mặt phẳng thẳng đứng.
Hình 1.
Hình 2.
Để cái vòng lệch khỏi vị trí cân bằng sao cho vectơ bán kính của điểm —điểm mà cái vòng chạm vào hình trụ ở vị trí cân bằng (Hình 2)—tạo một góc nhỏ với phương thẳng đứng. Năng lượng mà vòng có được tại thời điểm lệch tối đa bằng
trong đó là khối lượng của vòng. Nếu bạn thả vòng ra, nó bắt đầu dao động. Trong trường hợp này, tại bất kỳ thời điểm nào, tổng năng lượng của vòng sẽ bằng .
Nếu góc lệch của vectơ bán kính so với phương thẳng đứng bằng thì thế năng của vòng bằng và động năng của nó bằng (chúng ta đã dạy rằng động năng của một vòng, tốc độ tâm bằng , trong đó là tốc độ thay đổi của góc , là tổng năng lượng chuyển động của vòng ở giữa và bằng năng lượng quay của nó (vì không bị trượt) quanh tâm). Do đó, tổng năng lượng của vòng là
Theo định luật bảo toàn năng lượng , tức là
Chúng ta hãy đánh đồng các đạo hàm của vế trái và vế phải của đẳng thức này:
hoặc, vì góc nhỏ và tội lỗi ,
39
Biểu thức này mô tả các dao động điều hòa có tần số là .
Vậy chu kì dao động của vòng bằng
K. Serdeev
F752. Ở khoảng cách m tính từ một đường thu mỏng có tiêu cự cm có một mặt phẳng thẳng đứng được chiếu sáng đồng đều . Giữa các đường thẳng và mặt phẳng cách đường thẳng m có một mặt phẳng thẳng đứng của mặt phẳng khoang rung cm, trong đó tạo ra một lỗ có đường kính cm (tâm lỗ nằm trên trục quang chính của đường thẳng). Đường đi sẽ trông như thế nào trên màn hình E, đặt một đường thẳng ở bên phải của nó trong mặt phẳng tiêu điểm? (Các bức tường bên trong của lỗ không phản chiếu ánh sáng.)
Một “màng chắn” bất thường không nằm sát ống kính sẽ ảnh hưởng đáng kể đến hình ảnh - hóa ra đó là một điểm được chiếu sáng không đều. Kích thước của vùng sáng ở trung tâm điểm được xác định bởi hai yếu tố: đường kính của vùng hoàn toàn không bị cản trở của bức tường (mặt phẳng ) - nó bằng đường kính của lỗ - và thực tế là màn hình không nằm trong mặt phẳng của hình ảnh sắc nét - mặt phẳng này nằm cách đường thẳng một khoảng
Không tính đến yếu tố thứ hai (hình ảnh - trong mặt phẳng tiêu điểm) kích thước điểm
Do yếu tố thứ hai, hình ảnh bị “bẩn”; mức độ “bôi nhọ” phụ thuộc vào đường kính đường . Kỹ thuật ước lượng xem thì hình ảnh của một điểm trên tường trên màn hình trong mặt phẳng tiêu điểm cùng với điểm đó sẽ là một hình tròn có đường kính
Như vậy, đường kính của điểm sáng ở giữa ảnh sẽ xấp xỉ 0,6 mm.
Nếu đường thẳng có đường kính lớn thì tổng kích thước của vết sẽ được xác định bằng khoảng cách từ trục của đường thẳng đến những điểm vẫn nhìn thấy được qua điểm khác biệt. Rõ ràng là các lỗ vào và ra của dihdder chặn hoàn toàn các tia từ một điểm trên tường nằm ở khoảng cách lớn hơn
Khi đó chỗ đó sẽ có đường kính
và độ chiếu sáng của nó sẽ giảm từ mức tối đa ở vòng tròn trung tâm xuống 0 về phía các cạnh (càng xa trục thì phần quang thông càng bị chặn bởi diferm và góc tới của tia sáng càng tăng).
Để những điều trên là đúng, bạn cần phải có một thấu kính có đường kính . Vì trên thực tế, thấu kính có đường kính đáng kể nên kích thước của điểm lớn được xác định bởi đường kính của đường thẳng và kích thước lỗ vào của màng chắn. Thấu kính nhận tia sáng từ những điểm nằm bên trong đường tròn bán kính . Đối với cm cm và đường kính tối đa của điểm trên màn hình là
A. Zilberman
F753. Hình 1 thể hiện sự phụ thuộc của điện áp nguồn vào dòng điện
40
erzik. Tìm công suất cực đại có thể thu được từ hiệu điện thế. Điện áp ở điện trở nào? Tại sao một nguồn năng lượng như vậy lại có thể xuất hiện và làm thế nào sự phụ thuộc đó có thể được triển khai trên thực tế?
Hình 1.
Hình 2
EMF và điện trở trong, chỉ “hoạt động” trong phạm vi giá trị nhất định và . Từ đồ thị ta xác định:
ở phần B,
ở phần B,
Công suất được giải phóng tới điện áp có điện trở bằng
Từ điều kiện ta tìm được giá trị lớn nhất ở :
hoặc
nơi chúng tôi nhận được .
Vì vậy, trong phần và công suất cực đại được phân bổ cho các điện áp có điện trở bằng giá trị tương ứng
Điểm trùng khớp trong chuỗi phải bằng nhau
Cả hai điểm làm việc đều nằm trên các phần tương ứng và do đó, trên mỗi phần đó, công suất điện áp tối đa thực sự được cung cấp.
Công suất tối đa tương ứng bằng nhau
Hình 2 cho thấy một mạch đơn giản cung cấp sự phụ thuộc trong mạch như trong Hình 1 (chúng tôi coi diode là lý tưởng). Điều thú vị cần lưu ý là với những thay đổi đáng kể về giá trị của điện áp điện trở, công suất trên điện áp hầu như không thay đổi. Điều này có thể rất thuận tiện cho người bán buôn đo nhiệt lượng. Hãy tự suy nghĩ xem đường cong phụ thuộc của vào phải như thế nào để hiệu điện thế không phụ thuộc vào giá trị của .
A. Zilberman
F754. Con kiến chạy từ tổ kiến theo một đường thẳng sao cho tốc độ của nó tỉ lệ nghịch với khoảng cách đến tâm tổ kiến. Tại thời điểm con kiến đang ở điểm cách tâm ổ kiến m thì tốc độ của nó là cm/s. Con kiến sẽ mất bao lâu để chạy từ điểm đến điểm , nằm cách tâm ổ kiến m?
Tốc độ của kiến không thay đổi tuyến tính theo thời gian. Do đó, tốc độ trung bình trên các phần khác nhau của đường đi là khác nhau và chúng tôi không thể sử dụng các công thức đã biết về tốc độ trung bình cho lời giải.
Sử dụng đường đi của kiến, chúng ta chia từ điểm đến điểm thành các phần nhỏ đi qua những khoảng thời gian bằng nhau . Sau đó , trong đó là tốc độ trung bình trên đoạn này . Công thức này gợi ý ý tưởng về lời giải bài toán: biểu đồ naissum của đại lượng so với trên đường đi từ điểm đến điểm . Đồ thị này là một đoạn thẳng (xem hình). Quả được bảo vệ trong hình dưới phần này có số lượng bằng với thời gian độc quyền. Hãy tính toán nó:
41
(kể từ ).
Như vậy, con kiến sẽ chạy từ điểm đến điểm đúng lúc
S. Krotov
F755. Vệ tinh là một quả cầu cứng nhẹ có bán kính m và khối lượng kg, chứa đầy không khí ở áp suất atm và nhiệt độ K. Tuy nhiên, theo thời gian, hai nhóm mở ra trong thành của quả cầu, nằm cách nhau một khoảng bằng bán kính của quả cầu. Khu vực bang hội và . Tính độ lớn độ lệch của vệ tinh so với đường quỹ đạo trong thời gian s.
Trước khi clan mở ra, áp suất bên trong quả cầu là . Nó là kết quả của sự điều khiển của các phân tử từ bức tường và mỗi phân tử truyền một xung vào tường, trong đó là giá trị tuyệt đối của hình chiếu vận tốc của phân tử vuông góc với tường. Sau khi mở clan, mỗi phân tử chỉ mang xung lực trên “bề mặt” của phản ứng. Do đó, các lực và , hướng dọc theo bán kính, sẽ tác dụng lên quả cầu. Chiếu các lực này lên trục và , ta thấy các hình chiếu và bằng lực tác dụng của các lực này (xem hình):
Như vậy, kết quả của lực chiếu tác dụng lên quả cầu có giá trị tuyệt đối bằng nhau
và hướng một góc với trục sao cho
Tác dụng của lực này sẽ dẫn đến gia tốc đều cho chuyển động của quả cầu, điều này dễ dàng tính được nếu trong khoảng thời gian khối không khí bên trong quả cầu và áp suất thay đổi không đáng kể. Hãy ước tính sự thay đổi về khối lượng.
Số lượng phân tử chuyển động trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích bề mặt của hình cầu có độ lớn bằng (chiều - ), trong đó là số lượng phân tử trên một đơn vị thể tích, là tốc độ trung bình chuyển động của Tellan của các phân tử. Trong thời gian một khối lượng sẽ chảy qua hai nhánh với tổng diện tích
trong đó kg/m, m/s. Thay thế dữ liệu bằng số, chúng ta tìm thấy kg. Khối lượng ban đầu của không khí là kg. Vì vậy, .
Giả sử khối lượng không khí và áp suất không đổi, ta tìm hình chiếu gia tốc và độ dịch chuyển của quả cầu trên trục và :
A. Stasenko
42
F756. Một bình có thể tích l chứa g hydro và một ít nước. Áp suất trong bình là atm. Bình được làm nóng đến mức áp suất trong bình tăng lên atm. Bao nhiêu nước bay hơi? Nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối cùng là bao nhiêu?
Gợi ý. Sử dụng bảng sự phụ thuộc của áp suất hơi nước bão hòa vào nhiệt độ.
Bài toán là cách giải quyết dễ dàng nhất bằng đồ họa.
Tổng áp suất trong bình là tổng áp suất của hơi nước bão hòa và áp suất của hydro . Theo phương trình Mendeleev-Clapeyron, Pa.
Bằng cách tính cho hai giá trị của - ví dụ:
— hãy xây dựng biểu đồ (xem hình). Sau khi có được bảng được chỉ định trong điều kiện bài toán, chúng ta xây dựng biểu đồ . “Cộng” đồ thị và , chúng ta xây dựng đồ thị áp suất trong bình dưới dạng hàm của nhiệt độ. Từ biểu đồ kết quả (xem hình), chúng ta tìm được nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối cùng trong bình:
Hãy tìm khối lượng nước bay hơi. Coi hơi nước là một loại khí lý tưởng, chúng tôi xác định áp suất ban đầu và cuối cùng của hơi nước trong bình. Để làm điều này, chúng tôi sẽ sử dụng các biểu đồ kết quả. Ở K, áp suất hydro là Pa và
Tại K Pa và
Hãy viết các phương trình trạng thái của hơi nước tại , và , :
trong đó là khối lượng hơi ban đầu và cuối cùng trong bình. Từ đây ta tìm được khối lượng nước bay hơi:
A. Buedin
F757. Để thu được những giọt nước có kích thước đồng đều, người ta sử dụng một ống dẫn chứa một bình chứa lớn chứa đầy nước. Chất lỏng chảy ra khỏi thủ đô khi pornium di chuyển chậm trong bể chứa. Ở bên ngoài, ở đầu tự do của mao quản, một phần tử áp điện được gắn vào, nối với máy phát âm thanh và truyền rung động đến dòng nước. Khi biên độ dao động đạt đến biên độ lớn hơn, tia sẽ vỡ thành những giọt hoàn toàn giống nhau. Tìm bán kính của giọt nước nếu đường kính của ống là mm, tốc độ của chất lỏng chảy là m/s, tần số dao động của âm thanh là Hz.
Khi xảy ra rung động cơ học (âm thanh), hình dạng của tia chảy ra khỏi thủ đô sẽ hơi gợn sóng, như thể hiện trong hình. Nó sẽ tương tự trong trường hợp không có phần tử áp điện - trong trường hợp này, bề mặt của máy bay phản lực bị “nhiễu loạn” bởi cạnh của thủ đô. Dưới tác động của siêu âm, các rung động ở phần cuối của thủ đô tất nhiên sẽ “làm xáo trộn” dòng phản lực mạnh hơn. Do đó, nó sẽ “bằng” sớm hơn khi không có phần tử áp điện. Nhưng trong mọi trường hợp, biên độ của nếp gấp có thể được coi là nhỏ so với bán kính của tia. Vì vậy, trong các tính toán dưới đây, chúng ta sẽ giả sử gần đúng hình dạng của tia là hình trụ. Bán kính của tia sẽ bằng bán kính của giọt nước.
Thật tự nhiên khi cho rằng thể tích của một giọt được xác định bởi lượng chất lỏng chảy ra khỏi mao quản trong một chu kỳ dao động âm thanh:
Xét rằng , chúng tôi tìm thấy:
43
Sách mới
Trong số này, chúng tôi xuất bản các chú thích ngắn về các cuốn sách về toán học và vật lý, dễ tiếp cận và thú vị đối với độc giả, do nhà xuất bản Nauka xuất bản năm 1983. Hầu hết các hiệu sách phân phối tài liệu về chủ đề này, cũng như các gian hàng Sách qua Thư, đều chấp nhận đặt hàng trước (bưu thiếp) không giới hạn cho những cuốn sách này cho đến cuối năm 1982. Chúng tôi yêu cầu tất cả độc giả quan tâm đặt hàng như vậy. Điều này sẽ giúp nhà xuất bản lên kế hoạch chính xác hơn cho việc lưu hành sách đã xuất bản. Trong ngoặc đơn, chúng tôi chỉ ra quý mà cuốn sách dự kiến sẽ được xuất bản.
Toán học
- A. Dalma. Evariste Galois - nhà cách mạng và nhà toán học (bản dịch từ tiếng Pháp). Tái bản lần thứ 2 (quý I). Giá 35k.
Cuốn sách này nói về nhà toán học người Pháp Évariste Galois, người đã chết trong một cơn say ở tuổi 20.
Galois xuất bản tác phẩm đầu tiên của mình khi vẫn còn là học trò của lyceum; anh ấy đã hoàn thành công việc cuối cùng của mình vào đêm trước ngày xảy ra sự cố chết người. Những công trình này đã dẫn đến một cuộc cách mạng thực sự trong toán học - một ví dụ hiếm hoi về số phận khoa học ập đến với một người chưa tròn 21 tuổi.
Tác giả dành nhiều không gian trong cuốn sách để mô tả cuộc đấu tranh cách mạng của Galois và công trình khoa học do ông chỉ đạo. Tác giả viết: “Cuốn sách này là sự tôn vinh Galois vì tất cả những gì ông đã đạt được trong toán học và chính trị”. - L. S. Pontryagin. Phân tích toán học cho học sinh. Tái bản lần thứ 2 (quý I). Giá 10k.
Tài liệu này nhằm mục đích giới thiệu lần đầu tiên về phân tích toán học và chứa các tài liệu bao gồm tất cả các phần phân tích toán học được học ở trường trung học.
Việc trình bày tài liệu không mang tính hình thức: tác giả không cố gắng đạt được sự chặt chẽ hoàn toàn trong cách trình bày mà dựa vào sự rõ ràng và ý nghĩa thực tế, điều này rất quan trọng khi bước đầu làm quen với chủ đề. Như vậy, khái niệm tùy ý được đưa ra dựa trên ý tưởng trực quan của các vật thể, khái niệm tích phân được định nghĩa trong sách là diện tích của một hình thang tuyến tính cong, v.v.
“Bài giảng phổ biến về toán học”
- P. P. Korovkin. Sự bất bình đẳng. Tái bản lần thứ 5 (quý II). Giá 15k.
Tài liệu này chứa một số lượng lớn các bất đẳng thức khác nhau, bao gồm bất đẳng thức đáng kể về trung bình số học và trung bình hình học, bất đẳng thức Bernoulli và Young và nhiều bất đẳng thức khác.
Người ta chú ý nhiều đến lời giải bài toán cực đại và cực tiểu bằng cách sử dụng các bất đẳng thức được nghiên cứu trong cuốn sách. - N. I. Vorobev. Các số Fibonacci. Tái bản lần thứ 5 (quý I). Giá 20 kopecks.
Tài liệu này dành riêng cho việc nghiên cứu chi tiết các tính chất của dãy số tự nhiên 1, 2, 3, 5, 8, 13,… (mỗi số, bắt đầu từ số thứ ba, bằng tổng của hai số trước đó). Những con số này thường nảy sinh trong nhiều bài toán giải tích, đại số và tổ hợp. Tài liệu này xem xét chi tiết các thuộc tính chia hết của số Fibonacci.
Đoạn cuối nói về cách các số Fibonacci “hoạt động” trong lý thuyết tìm kiếm lời giải tối ưu.
(Về phần kết xem trang 57)
44
Bài tập
- Ở trường mẫu giáo, giáo viên đặt trước mặt trẻ một tờ giấy có vẽ vài vòng tròn trên đó.
- Có bao nhiêu vòng tròn? cô ấy hỏi.
“Bảy,” đứa trẻ trả lời. - Phải! - giáo viên nói. Sau đó cô đặt tờ giấy này trước mặt một đứa trẻ khác và hỏi câu hỏi tương tự.
“Năm,” đứa trẻ trả lời. - Phải! - thầy lại nói.
Có bao nhiêu vòng tròn được vẽ trên giấy?
- Có bao nhiêu vòng tròn? cô ấy hỏi.
- Đang uống trà, tia nắng phản chiếu trên tường. Teng sẽ treo trên con thỏ có hình dạng gì nếu chúng ta đưa một thìa cà phê từ trên cao vào giữa bề mặt của trà?
- Hai số có năm chữ số được tạo thành sao cho mỗi chữ số xuất hiện một lần trong bất kỳ số nào trong số này. Ví dụ: 46781 và 50239. Đối với mỗi số này, tích của chúng sẽ là nhỏ nhất và đối với mỗi số đó là lớn nhất?
- Quả dưa hấu được chia thành 7 phần bằng ba nhát dao, khi ăn tôi thấy trên bàn có 8 vỏ. Quả dưa hấu thứ hai được chia thành 10 phần bằng 4 nhát dao. Khi tôi ăn nó, trên bàn còn sót lại 12 chiếc vỏ bánh. Quả dưa hấu thứ ba được chia thành 15 phần bằng 4 nhát dao. Quả dưa hấu được cắt như thế nào và quả cuối cùng còn lại bao nhiêu vỏ?
Những nhiệm vụ này được đề xuất cho chúng tôi bởi A. Kalinin, G. Kotkin, V. Proizvolov, A. Savin.
45
A. Bendukidze
Tam giác Pascal
Lấy một tờ giấy và vẽ lên đó một bảng hình vuông gồm 100 ô (mười hàng và cùng số cột). Khi chọn kích thước của bảng, hãy nhớ rằng bạn sẽ phải nhập số vào các ô của bảng, một số trong số đó sẽ có ba chữ số.
Vì vậy, bạn đã sẵn sàng chưa?
Tuyệt vời! Bắt đầu điền vào bảng.
Trong các ô của cột đầu tiên, chúng ta đặt số 1, và trong các ô của hàng đầu tiên, tất nhiên, ngoại trừ ô ngoài cùng bên trái, trong đó đã có đơn vị, có số 0. Lần lượt điền vào các ô còn lại của bảng, di chuyển từ trái sang phải và từ trên xuống dưới, theo quy luật chuyển tiếp như trong Hình 1.
Bây giờ hãy nhìn vào bảng kết quả. Các phần tử 0 của nó tạo thành một hình tam giác, hai cạnh (dọc và xiên) được tạo thành từ các đơn vị và phần thứ ba (ngang) có dạng
1 9 36 84 126 126 84 36 9 1
(Tất nhiên, việc xây dựng có thể được tiếp tục xa hơn hoặc bị gián đoạn trước khi đến đường thứ mười.)
Tam giác thu được được gọi là tam giác Pascal, để vinh danh nhà khoa học vĩ đại người Pháp Blaise Pascal (1623-1662), người đã phát minh và nghiên cứu nó. Hình tam giác này được thay thế bằng gì? Và đây là những gì chúng ta sẽ thấy bây giờ.
Hãy theo dõi các tập hợp con
Hãy xem xét bộ , bao gồm bốn quả bóng khác nhau - quần vợt, bóng chuyền, bóng đá và bóng rổ (Hình 2). Chúng ta hãy tìm tất cả các tập hợp con của nó (bao gồm trống và tất cả các tập hợp ), các nhóm
Hình 1. Hình 2.
Ozelementov 1 phần tử 2 phần tử 3 phần tử 4 phần tử
Hình 3.
46
Hình 4.
phân loại chúng theo số lượng phần tử (Hình 3) và viết ra một dòng có bao nhiêu tập hợp con polluchils trong mỗi nhóm:
1 4 6 4 1
Dòng này có quen không? Vâng, hóa ra đó là đường thẳng thứ năm của tam giác Pascal. Đây không phải là tai nạn. Nếu lấy tập hợp gồm ba phần tử, thì chúng ta sẽ nhận được 1 3 3 1 - hàng thứ tư của tam giác Pascal. Nói chung, nếu bạn lấy một tập hợp gồm phần tử và tạo một hàng từ số tập hợp con 0 phần tử của nó, số tập hợp con 1 phần tử, số tập hợp con phần tử (n-1) và số tập hợp con phần tử n, bạn sẽ nhận được hàng thứ của tam giác Pascal.
Hãy kiểm tra lại điều này để biết . Thật vậy, mọi thứ đều theo thứ tự (Hình 4).
Để chứng minh điều này trong trường hợp tổng quát, chỉ cần kiểm tra xem mỗi đường thẳng có được từ đường trước đó theo cùng một quy luật chuyển tiếp như tam giác Pascal hay không là đủ. Và điều này thực sự đúng.
Ví dụ: hãy xem cách thu được số lượng tập hợp con 2 phần tử . Để làm điều này, hãy tạm thời giấu một quả bóng tennis trong túi của chúng ta - polluch bộ . Nó đã có ba tập con 2 phần tử:
Hình 5.
Để có phần còn lại, bạn cần lấy một quả bóng tennis ra khỏi túi và thêm nó vào các tập con 1 phần tử :
Hình 6.
Chúng tôi nhận được , như mong đợi theo luật chuyển tiếp. Rõ ràng là lý do này mang tính tổng quát; có thể tiến hành tìm quy luật chuyển đổi sang số tập con phần tử của phần tử cho bất kỳ nào.
Bây giờ, để thiết lập số tập hợp con của năm phần tử thành một tập hợp gồm tám phần tử, không cần phải thực hiện các phép liệt kê phức tạp. đáp số (70) kết thúc được viết ở vị trí thứ năm của dòng thứ chín trong tam giác Pascal.
Không, tam giác Pascal còn hữu ích hơn thế.
Hãy mở dấu ngoặc
Bằng cách lần lượt mở ngoặc và dẫn các thuật ngữ tương tự, không khó để tìm ra rằng
Việc tìm theo cách này đã khó hơn và những bạn siêng năng nhất sẽ không muốn đếm . Nhưng có cần thiết phải đếm không? Không phải đáp số được chuẩn bị theo đường thẳng của tam giác Pascal sao?
47
Ở đầu dòng tỷ lệ cược
1 2 1
1 3 3 1
1 4 6 4 1
trùng với các dòng đầu tiên của tam giác Pascal. Để chứng minh rằng điều này sẽ tiếp tục xảy ra, chỉ cần tìm quy luật chuyển tiếp vận hành ở đây là đủ. Nhưng, ví dụ,
;
chẳng hạn, hệ số cho được lấy (khi mở dấu ngoặc cuối cùng) dưới dạng tổng của các hệ số cho và từ dòng trước - chúng ta nhận được , như trong tam giác Pascal. Rõ ràng là lý do này là chung chung.
Chúng ta đã chứng minh rằng dãy hệ số để tăng lũy thừa trong việc khai triển song song trùng với hàng thứ của tam giác Pascal.
Một lần nữa, tam giác Pascal giúp chúng ta tiết kiệm thời gian: chỉ cần nhìn vào nó, chúng ta có thể viết ngay mà không cần tính toán
.
Tính chất của tam giác Pascal
Bằng cách loại bỏ các số 0, bảng của chúng ta có thể được viết lại dưới dạng tam giác, đối xứng hơn:
Hình 7.
2. Có bao nhiêu a) hai chữ số b) có ba chữ số, các chữ số được sắp xếp theo thứ tự giảm dần?
3. Số tam giác là số điểm trong các tam giác có kiểu như trên Hình 8. Làm thế nào để tìm các số tam giác trong tam giác Pascal?
Hình 8.
4. Biểu thị dưới dạng tổng của các đơn thức a) ; 6) .
49
Đây chắc chắn là một phương trình parabol quen thuộc. Lưu ý rằng phương trình quỹ đạo của viên đạn thứ hai so với mặt đất sẽ hoàn toàn giống nhau.
- Trong trường hợp này, phần đầu của hệ thống báo cáo phải gắn với máy bay. So với nó, tốc độ ban đầu của sên bằng , do đó tọa độ ngang của sên sẽ thay đổi theo định luật . Tọa độ dọc sẽ vẫn có dạng . Do đó, phép biến đổi đóng vai trò là một sự thay đổi, chúng ta thu được phương trình quỹ đạo của con sên so với chuyển động của máy bay:
Rõ ràng là ở đây quỹ đạo của đạn cũng là một parabol.
- Để mô tả chuyển động của quả đạn thứ nhất so với quả đạn thứ hai, chúng ta sẽ sử dụng hệ thống báo cáo tương tự như đối với quả đạn thứ nhất, tức là chúng ta sẽ đặt gốc tọa độ tại điểm mà mặt phẳng ở thời điểm phát bắn đầu tiên.
Chúng ta hãy viết phương trình cho tọa độ và của con sên đầu tiên và cho các hình chiếu tương ứng và vận tốc của nó:
Ở đây thời gian được tính từ thời điểm phát bắn đầu tiên, nhưng theo nghĩa bài toán nó không nhỏ hơn khoảng thời gian giữa các phát bắn, tức là .
Các phương trình tương tự cho điện tích thứ hai sẽ như sau:
Nếu các kết nối với sên thứ hai được quan sát, thì so với nó, tọa độ (hoặc hình chiếu độ sorisity) của sên thứ nhất bằng với chênh lệch của tọa độ tương ứng (hoặc hình chiếu tương ứng độ sorosity) của sên thứ nhất và thứ hai trong hệ thống báo cáo cố định:
Vì vậy, sau cả hai lần bắn, các viên đạn chuyển động theo phương ngang với tốc độ như nhau sao cho khoảng cách giữa chúng không thay đổi và giữ nguyên bằng . Theo chiều dọc, con sên thứ nhất chuyển động tương đối so với con sên thứ hai nhờ sự trợ giúp của , do đó khoảng cách giữa các con sên thay đổi theo dòng điện theo định luật .
Bài toán 2. Ở bất kỳ phương tiện nào chuyển động với tốc độ km/h, viên đạn bay với tốc độ km/h ở một góc về hướng chuyển động của thùng và bật ra khỏi thùng (Hình 1, a). Ở tốc độ nào Viên đạn sẽ bay khi nó nảy lên?
Bài toán thuận tiện để giải quyết trước tiên trong hệ thống báo cáo liên kết với xe tăng, sau đó chuyển sang hệ thống báo cáo cố định.
So với xe tăng, tốc độ của viên đạn trước khi va chạm bằng (Hình 1, b). Sau khi va chạm với lò xo, mô hình tốc độ đạn giữ nguyên (), và góc “phản xạ” sẽ bằng góc “tới” .
50
Trong hệ quy chiếu đứng yên, viên đạn sau khi va chạm sẽ chuyển động với vận tốc
Độ lớn và hướng của tốc độ này sẽ được tìm thấy từ Hình 1, b:
Bài toán 3. Đĩa ngang quay quanh trục của nó, tạo ra vòng/phút. Một người đi dọc theo bán kính của đĩa với tốc độ không đổi m/s so với đĩa. Mô hình tốc độ của một người so với mặt đất thay đổi như thế nào tùy thuộc vào khoảng cách tính từ trục của đĩa? Mô-đun của tốc độ này ở khoảng cách m tính từ trục đĩa là bao nhiêu?
Tại bất kỳ điểm nào trên đĩa, tốc độ của một người so với mặt đất bằng tổng vectơ của hai tốc độ (Hình 2, a): tốc độ của chuyển động của người đó dọc theo đĩa, hướng dọc theo bán kính của nó và tốc độ tuyến tính của điểm đặt người đó trên đĩa, hướng vuông góc với bán kính, tức là
Vì mô hình của tốc độ tuyến tính gắn liền với tốc độ góc , và do đó với tần số của vòng quay đĩa: , nên mô hình tốc độ của một người so với mặt đất bằng
Sự phụ thuộc đồ họa của vào được trình bày trong Hình 2, b.
Ở khoảng cách tính từ trục đĩa, mô hình tốc độ mong muốn bằng
Bài toán 4. Một bánh xe có bán kính chuyển động tịnh tiến dọc theo mặt đất với tốc độ và quay với tốc độ góc (Hình 3). Tìm hình chiếu gia tốc tiếp tuyến và pháp tuyến của một điểm nhất định trên vành bánh xe trong hệ quy chiếu cố định liên quan đến mặt đất.
Hãy nhớ lại rằng hình chiếu tiếp tuyến (tiếp tuyến) của gia tốc là hình chiếu lên hướng
tiếp tuyến với quỹ đạo, nghĩa là với hướng của tốc độ; chịu trách nhiệm thay đổi mô hình tốc độ. Hình chiếu pháp tuyến là hình chiếu của gia tốc theo phương vuông góc (bình thường) với tiếp tuyến, tức là vuông góc với vận tốc; có nhiệm vụ thay đổi hướng tốc độ.
Đầu tiên, hãy xem xét chuyển động của điểm trong hệ quy chiếu liên kết với bánh xe. Ở đây, điểm quay đều quanh một đường tròn có bán kính , sao cho tốc độ chỉ thay đổi theo hướng. Gia tốc của điểm được căn thẳng hướng tâm với tâm bánh xe và bằng nhau theo mô hình (gia tốc này còn được gọi là gia tốc hướng tâm).
Bây giờ chúng ta hãy chuyển sang một hệ thống cố định được nối với mặt đất. Tổng gia tốc của điểm giữ nguyên cả về mô hình và hướng, vì khi chuyển từ hệ quy chiếu quán tính này sang hệ quy chiếu quán tính khác, gia tốc không thay đổi. Từ quan điểm của một chuyển động đứng yên có thể quan sát được
51
vectơ của điểm không còn là đường tròn mà là một đường cong phức tạp hơn (xoáy), dọc theo đó điểm di chuyển không đều.
Hãy xem xét điểm tại một thời điểm nào đó (xem Hình 3). Tốc độ của nó bằng modulo và hướng tiếp tuyến với quỹ đạo, đồng thời tổng gia tốc bằng modulo và hướng tâm vào tâm bánh xe. Hãy tìm các hình chiếu tiếp tuyến và pháp tuyến của gia tốc này:
Bài toán 5*. Một đĩa nặng có bán kính được đặt trên hai sợi dây không dãn quấn quanh nó (Hình 4). Các đầu của chủ đề được bảo đảm. Các sợi dây luôn bị căng khi đĩa di chuyển. Tại một thời điểm nào đó, toàn bộ tốc độ của đĩa là và tốc độ giữa các luồng là . Tốc độ của tâm đĩa lúc này là bao nhiêu?
Hãy chọn hai hệ thống báo cáo: một hệ thống cố định, chẳng hạn như được kết nối với mặt đất và một hệ thống có thể di chuyển, được kết nối với tâm của đĩa. Do đó, bài toán phụ thuộc vào việc tìm tốc độ của hệ thống báo cáo đang chuyển động so với hệ thống báo cáo đứng yên.
Để các sợi chạm vào đĩa tại các điểm và tại thời điểm này. Trong hệ thống báo cáo chuyển động (được kết nối với tâm đĩa), vận tốc và của các điểm này có mô đun bằng nhau và được hướng dọc theo các sợi. Trong một hệ thống nối với mặt đất, vận tốc và chỉ có thể hướng vuông góc với các sợi dây, vì các sợi dây luôn căng.
Hình 4.
Chúng ta hãy biểu thị tốc độ của tâm đĩa (tốc độ của hệ thống báo cáo chuyển động), hướng thẳng đứng xuống dưới, bằng . Sau đó
Như có thể thấy trên hình, khi cộng các vectơ tương ứng, các tiền đột biến thu được, từ đó
Quyền không có
- Một ống cong có chiều dài m quay quanh trục thẳng đứng với vận tốc góc rad/s (Hình 5). Đầu hở của ống hướng thẳng đứng xuống dưới và nước chảy ra khỏi ống với vận tốc ban đầu gần như không có so với ống. Ở khoảng cách m phía dưới hố có một mặt phẳng nằm ngang. Tìm bán kính của đường tròn bao quanh dấu vết của dòng nước trên mặt phẳng này.
Hình 5.
-
Một đĩa nhẵn có bán kính , mặt phẳng nằm ngang, quay quanh một trục. Một vật nhỏ tách ra khỏi bề mặt đĩa và trượt dọc theo đĩa mà không có ma sát. Vật rơi ra cách trục bao nhiêu nếu trong thời gian cất cánh khỏi đĩa, đĩa quay một vòng hoàn toàn?
-
Một vệ tinh nhân tạo của Trái đất được phóng từ đường xích đạo và quay theo quỹ đạo tròn trong mặt phẳng xích đạo theo chiều quay của Trái đất. Tìm tỷ số giữa bán kính quỹ đạo của vệ tinh và bán kính Trái đất, tại đó vệ tinh định kỳ đi qua điểm phóng đúng hai ngày một lần.
-
Như được thể hiện qua những thay đổi của radar, Sao Kim quay trên một trục theo hướng ngược lại với chuyển động quỹ đạo của nó. Chu kỳ quay quanh trục của Sao Kim (so với các ngôi sao) là ngày Trái đất. Xác định độ dài của một ngày mặt trời trên sao Kim, tức là thời gian giữa hai lần Mặt trời đi qua cùng một kinh tuyến trên hành tinh này (thời gian từ trưa đến trưa). Sao Kim quay quanh Mặt trời với chu kỳ ngày Trái đất.
-
Một quả cầu nặng có bán kính nằm trên mặt phẳng nằm ngang, tại điểm trên cùng của quả cầu xuất hiện một vật nhỏ. Quả bóng được đánh và bắt đầu chuyển động với tốc độ . Vật sẽ nhảy lên độ cao bao nhiêu sau khi bị bật lại khỏi máy bay? Bỏ qua ma sát và sức cản của không khí.
52
Kỹ thuật lập trình tiêu chuẩn
(Từ ngữ lập trình)
Hôm nay chúng tôi đăng bài học đầu tiên trong chu kỳ một năm “Kỹ thuật lập trình tiêu chuẩn”. Loạt bài này được thiết kế dành cho học sinh đã làm quen với kiến thức cơ bản về lập trình và muốn nâng cao kiến thức của mình. Cùng với những sinh viên tốt nghiệp Trường Lập trình Tương ứng, làm việc tại «Kvant» từ tháng 9 năm 1979 đến tháng 4 năm 1982, những người tham gia mới cũng có thể thực hiện các nhiệm vụ kiểm soát. Các lớp học được giảng dạy bởi giáo viên của Học viện Hàng không Kuibyshev L. Sternberg.
Đối với mỗi bài học, các nhiệm vụ chuẩn bị được đưa ra mà bạn cần tự mình giải quyết. Bài học thảo luận về các phương án khả thi lời giải, sau đó đưa ra các nhiệm vụ kiểm tra, trong đó lời giải phải được gửi để xác minh. Tất cả các chương trình mẫu đều được viết bằng Pascal; nhiệm vụ điều khiển phải được thực hiện trên đó. Bạn có thể đọc về ngôn ngữ này trên tạp chí «Kvant» (Số 10-11 cho năm 1981 và số 1-4 cho năm 1982).
Những học sinh có kết quả tốt nhất vào cuối chu kỳ một năm sẽ được mời tham gia Trường lập trình viên mùa hè toàn Liên minh lần thứ VII vào năm 1983.
Nếu bạn chưa hoàn thành bài tập của bài học đầu tiên, vui lòng cho biết
- Họ, tên và chữ viết tắt,
- Trường, lớp
— Bạn đã học lập trình trước đây chưa và ở đâu? - Địa chỉ bưu chính đầy đủ.
Trong tác phẩm của bạn, hãy đính kèm một phong bì có dán tem ghi địa chỉ của bạn để gửi tác phẩm đã được xác minh của bạn.
Học sinh đến từ các trung tâm tài nguyên vùng Baltic, ở các vùng Arkhangelsk, Volodsk, Kaliningrad, Leningrad, Murmansk, Novgorod và Pskov, ở Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Xô viết tự trị Karal và Komi, gửi tác phẩm của mình đến địa chỉ: 190000, Leningrad, st. Herzen, 67, LIAP, Khoa Máy tính, Trường Lập trình Chi nhánh Tây Bắc.
Học sinh đến từ các vùng Kirov, Orenburg, Perm, Sverdlovsk và Chelyabinsk, ở Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Xô viết tự trị Bashkir và Udmut, viết thư đến địa chỉ: 620219, Sverdlovsk, st. K. Libknesta, 9, Viện Sư phạm, Khoa Toán tính toán và Lập trình, Trường Lập trình Chi nhánh Ural.
Học sinh từ các vùng Astrakhan, Volgograd, Gorky, Saratov và Ulyanovsk, Mari, Mordovian, Tatar và Chuva gửi tác phẩm của mình đến địa chỉ: 420008, Kazan, st. Lenina, 18 tuổi, Đại học, Khoa Toán tính toán và Điều khiển học, Chi nhánh Trường Lập trình Tương ứng Vùng Volga.
Học sinh sống ở các vùng Belgorod, Bryansk, Vladimir, Voronezh, Ivanovo, Kalinin, Kostroma, Kursk, Kuibyshev, Lipetsk, Oryol, Penza, Ryazan, Smolensk, Tambov, Tula và Yaroslavl viết thư đến địa chỉ: 443462 GSP, Kuibyshev, Molodogardskaya, 151, Viện Hàng không Kuibyshev, Khoa Toán Ứng dụng, Chi nhánh Trung ương Trường lập trình tương ứng.
Học sinh sống ở Kazakhstan SSR và Trung Á giàu tài nguyên gửi tác phẩm của mình đến địa chỉ: 642000, vùng Bắc Kazakhstan, Petropavlovsk, st. Pushkina, 86 tuổi, Viện Sư phạm, Khoa Đại số và Hình học, chi nhánh Trường Lập trình Tương ứng Kazakhstan.
Cư dân của phần còn lại của lãnh thổ Liên Xô và độc giả nước ngoài gửi tác phẩm đến địa chỉ trước đó: 630090, Novosibirsk, ak. pr. Lavrentieva, 6 tuổi, Trung tâm Máy tính SOAN SSR, phòng thông tin, Trường Lập trình Thông tin.
Bài 1. Đếm bằng công thức truy hồi
Cần những gì để nói được một ngôn ngữ? Bạn cần phải biết một số từ nhất định và có thể xây dựng các cụm từ một cách chính xác, nghĩa là biết ngữ pháp của ngôn ngữ - có vẻ như vậy thôi. Nhưng không: bạn cũng cần phải biết cụm từ - tức là nên sử dụng cụm từ nào và khi nào lời giải.
Làm thế nào để chào hỏi một người? Ví dụ, người Anh tin rằng cụm từ tốt nhất cho điều này là “Hau do io do?”, nhưng nếu bạn nói xin chào bằng tiếng Nga với bản dịch theo nghĩa đen của cụm từ này (“Bạn khỏe không?”), thì rõ ràng, bạn sẽ bị coi là bất lịch sự (trong tiếng Nga, câu hỏi này có thể được hỏi sau một lời chào, nhưng không phải như một lời chào) hoặc sẽ được dạy để trả lời chi tiết về bản chất của câu hỏi, điều mà trên thực tế là bạn không cần. Như bạn có thể thấy, việc thiếu hiểu biết về cụm từ có thể dẫn đến rắc rối: người ta có thể không hiểu hoặc hiểu lầm bạn.
Cụm từ lập trình là gì? Lập trình cũng là một dạng trò chuyện, không chỉ với con người mà với máy tính, và nó được thực hiện bằng các ngôn ngữ đặc biệt.
55
và sau đó “đi ra.”
for j: =1 to k do f[j]:=1;
for i: =k+1 to n do
begin s: =0;
for j: =1 to k-1 do s: =s+f[j];
f[k+1]:=s*f[k];
writeln(f[k+1]);
for j: =1 to k do f[j]:=f[j+1];
end;
Ở đây: 1 - gán ban đầu, 2 - vòng lặp chính, 3 - tính giá trị tiếp theo, 4 - sử dụng giá trị, 5 - gán lại.
(Biến s được đưa vào để tăng tốc độ của chương trình: thay vì s nó được chọn sử dụng f[k+1], nhưng hãy nhớ rằng lập chỉ mục là một hoạt động tốn nhiều công sức đối với máy tính.)
Kiểm soát công việc
1.1. Cho x. Tính giá trị gần đúng của e^x bằng công thức
Tiến hành tính toán cho đến khi số hạng tiếp theo nhỏ hơn ε.
1.2. Tính các giá trị hàng thứ k của lượng giác Pascal (xem bài viết của A. Bendukidze trong số này). Kết quả phải được ghi vào một mảng có độ dài k; mảng hai chiều và mảng phụ không được sử dụng.
Các chương trình phải được hoàn thành đầy đủ (không chỉ phần nội dung của chương trình) và được gửi trong vòng hai tuần sau khi nhận được tạp chí. Chọn độ dài và loại mảng phái sinh.
Chuẩn bị bài toán cho bài 2*)
-
Tìm phần tử đầu tiên trong mảng đã cho (đếm từ bên phải) có giá trị cho trước.
-
Tìm phần tử cuối cùng trong một mảng nhất định có giá trị nhất định (mảng được quét từ đầu đến cuối chứ không phải ngược lại).
-
Tìm phần tử thứ m trong mảng đã cho có giá trị đã cho.
Trong tất cả các tác vụ, bạn cần lấy chỉ mục của phần tử mong muốn nếu nó nằm trong mảng và bằng 0 nếu không có.
Câu hỏi: Điều kiện và nghiệm của bài toán có điểm gì chung? Tại sao bài toán 2 lại hợp lý khi giải như một bài toán độc lập, thay vì tìm kiếm cái đầu tiên từ cuối phần tử?
L. Sternberg
*) Lời giải những bài toán này không cần phải gửi!
«Kvant» mỉm cười
Xung quanh máy tính
Đầu tiên, người đàn ông làm cho cỗ máy làm việc cho chính mình, và bây giờ anh ta muốn nó suy nghĩ thay anh ta.
E. Pozosyants Có lẽ đúng như vậy chăng?
Cô ấy biết quá nhiều!
Đủ! Tôi được nghỉ trưa.
Nếu tôi mắc lỗi lần nữa, tôi sẽ thay thế nó bằng một con người!
57
Tập này trong cuốn sách của V. Ya. Frenkel và B. E. Yavelov “Eishstein - Nhà phát minh” (M., “Nauka”, 1981) có thể được tìm thấy lời giải Theo ý kiến của cô, tình tiết gợi lên cảm giác giống như toàn bộ cuốn sách: sự ngạc nhiên. Và cùng một mong muốn mà tôi cảm thấy là được làm quen ngay với cuốn sách: tìm hiểu - phải làm gì?
Tên của Albert Eischstein, một trong những nhà khoa học đáng chú ý nhất từng sống, nhà vật lý vĩ đại của thế kỷ chúng ta, quen thuộc trong mọi thứ, không có ngoại lệ. Hơn nữa, những người ở rất xa khoa học đều biết rằng Eischstein là người tạo ra thuyết tương đối, mặc dù họ có thể chỉ có những ý tưởng mơ hồ về bản thân lý thuyết này. Những người quan tâm đến vật lý và các nhà vật lý có cơ hội tìm hiểu về tầm quan trọng của thiên tài vật lý Eischstein và tính cách hấp dẫn khác thường của ông từ vô số cuốn sách và bài báo viết về cuộc đời và công việc của nhà khoa học.
Nhưng chúng ta có thể nói một cách an toàn rằng một người thực tế chưa từng nghe nói đến Eischstein - người phát minh ra tủ lạnh (không chỉ một mà là nhiều loại); về Eischstein - người phát minh ra máy ảnh dùng để quay phim ở Hollywood; về Eischstein - người phát minh ra loa từ giảo; máy bơm từ thủy động lực để bơm kim loại lỏng; hệ thống treo thủy động cảm ứng, được sử dụng rộng rãi trong luyện kim ngày nay; về Eischstein, người đã phát triển phương pháp xác định kích thước lỗ trong các bộ lọc y tế. Về Eischstein, một nhà thí nghiệm đã đưa ra những ý tưởng độc đáo cho các thí nghiệm.
Không có cách nào để tìm hiểu về điều này. Sách của V. Ya. Frenkel và B. E. Yavelov -
Sách mới
(Để bắt đầu, xem trang 43)
- A. G. Kurosh. Phương trình đại số ở mức độ tùy ý. Tái bản lần thứ 3 (quý I). Giá 10k.
Cuốn tài liệu này dựa trên bài giảng của tác giả, một nhà toán học nổi tiếng, dành cho những người tham gia Olympic Toán học Moscow. Cuốn sách nói về phương trình đại số bậc tùy ý, định lý cơ bản của đại số, phương pháp lời giải của một số phương trình đại số và khả năng giải được phương trình theo bán kính. Theo quy định, các kết quả được trình bày không có bằng chứng nhưng được minh họa bằng các ví dụ thú vị.
Thư viện «Kvant»
- E. Vâng. Gik Cờ vua và toán học (quý I). Giá 40k.
Tác giả cuốn sách là một nhà toán học và kỳ thủ cờ vua, người điều hành trang cờ vua của tạp chí chúng tôi. Bằng một hình thức phổ biến, ông nói về những mối liên hệ khác nhau giữa toán học và cờ vua.
Cuốn sách thảo luận về các phương trình máy tính, hệ số ELo, toán học của người chơi cờ và hình học cần thiết của bàn cờ.
- V. M. Tikhomirov. Những câu chuyện về thăng trầm (Q4). Giá 40k.
Cuốn sách nói về những vấn đề tối đa và tối thiểu đã ẩn sâu trong lòng từ xa xưa. Đầu tiên, tác giả nói về bài toán cổ điển đã được giải bởi Euclid, Archimedes, Apollonius, Fermat, Kepler, Newton, Leibniz.
Tiếp theo, anh ấy nói về mối liên hệ sâu sắc của cực đoan bài toán với các vấn đề có ý nghĩa tự nhiên, kinh tế, công nghệ vũ trụ và các phương pháp hiện đại lời giải của bài toán như vậy.
- I. F. Shargin. Bài tập hình học: Lập thể (quý III). Giá 40k.
Cuốn sách chứa khoảng 350 bài toán trong hình học.
Phần đầu tiên chứa bài toán, có tính chất tính toán. Dưới đây là một số định lý hình học rắn áp dụng trực tiếp vào khóa học sô-cô-la.
Phần thứ hai chứa các bất đẳng thức hình học, bài toán về quỹ tích các điểm, các phần tử của hình học hình cầu, v.v.
A. Yeorov
59
Olympic toàn Nga dành cho TRẺ EM
Theo truyền thống, chặng cuối cùng của Kỳ thi Toán và Vật lý học sinh toàn Nga lần thứ VIII diễn ra trong kỳ nghỉ xuân.
Olympic toàn Nga được tổ chức thành bốn giai đoạn: giai đoạn đầu tiên là Olympic cấp trường, giai đoạn thứ hai là Olympic cấp huyện (thành phố), giai đoạn thứ ba là Olympic tài nguyên (ASSR), Olympic khu vực và khu vực, giai đoạn thứ tư là Olympic khu vực.
Năm nay, chặng cuối cùng, chặng thứ tư diễn ra đồng thời tại bốn thành phố của RSFSR: Kostroma, Stavropol, Ulyanovsk và Chita. Các đội tài nguyên, lãnh thổ và khu vực tự trị, bao gồm những người chiến thắng ở giai đoạn thứ ba, đã tham gia vào đó. Ngoài ra, những người chiến thắng trong Cuộc thi Olympic toàn Nga trước đó, những người đã nhận được bằng cấp 1 và 2, và những người chiến thắng trong cuộc thi tạp chí Yên tĩnh đã tham gia các Thế vận hội khu vực. Các đội tuyển đến từ các trường nội trú vật lý và toán học tại các trường đại học Leningrad, Moscow và Novosibirsk cũng tham gia chặng này.
Nhiệm vụ cạnh tranh của giai đoạn thứ tư môn toán bao gồm gót chân bài toán, trong đó bốn giờ được phân bổ cho lời giải. Khó khăn lớn nhất đối với những người tham gia Olympic là do bài toán về hình học, tổ hợp và phân tích toán học.
Nhiệm vụ của giai đoạn thứ tư trong vật lý bao gồm bốn loại lý thuyết bài toán và hai loại thực nghiệm. Đối với lời giải lý thuyết bài toán bốn giờ được phân bổ và ba giờ cho thời gian thử nghiệm. Bài lý thuyết bài toán khó nhất hóa ra lại là bài bài toán thứ tư dành cho học sinh lớp mười. Tất cả những người tham gia đã hoàn thành xuất sắc các nhiệm vụ thử nghiệm.
Theo lời giải zhorry, những người chiến thắng trong Olympic toàn Nga đã được trao bằng cấp, sự công nhận đáng nhớ và những món quà có giá trị. Bộ Giáo dục RSFSR đã trao chứng chỉ cho những giáo viên đã đào tạo những người chiến thắng Olympic.
Dưới đây là bài toán về toán học và vật lý của giai đoạn cuối cùng và tên của những người chiến thắng trong Olympic toàn Nga lần thứ VIII dành cho học sinh.
Toán học
lớp 8
-
Trong tam giác ABC vẽ bisketris [AK]. Được biết, tâm của các đường tròn - nội tiếp tam giác ABK và ngoại tiếp tam giác ABC - trùng nhau. Tìm các góc của tam giác ABC.
-
Xưởng có năm loại máy khác nhau. Đào tạo một công nhân vận hành một máy tốn 1.000 rúp. Với mọi chi phí tối thiểu, liệu 8 công nhân có thể được đào tạo để khi không có ba người trong số họ, tất cả các máy có thể được sử dụng cùng một lúc? Mỗi công nhân chỉ có thể làm việc trên một máy tại một thời điểm.
-
Ở một số nơi có sáu thành phố. Bộ Giao thông vận tải nhận được lệnh của nhà vua thiết lập một trong ba loại hình liên lạc giữa hai thành phố: đường sắt, đường cao tốc hoặc đường hàng không. Đồng thời, nhà vua yêu cầu ba thành phố bên dưới không được kết nối bằng cùng một loại hình giao tiếp và đối với bất kỳ sự phân chia sáu thành phố nào thành ba cặp, không phải tất cả các loại hình giao tiếp trong các cặp đều phải khác nhau. Liệu Bộ GTVT có thực hiện được mệnh lệnh của nhà vua?
-
Số điểm tối đa có thể được chọn trên đoạn [0; 1] sao cho trên bất kỳ đoạn [a; b] chứa trong đoạn [0; 1], không có nhiều hơn 1 + 100(b-a)² điểm được chọn?
-
Đường tròn nội tiếp tam giác ABC tiếp xúc với các cạnh [AB], [BC], [AC] lần lượt tại các điểm M, N và P. Được biết, . Chứng minh tam giác ABC đều.
lớp 9
-
Xem bài toán 2 cho lớp 8.
-
Giải hệ phương trình bằng số tự nhiên
-
Trong tam giác nhọn ABC, các đường cao cắt nhau tại điểm H. Chúng ta ký hiệu nó bằng . Chứng minh đẳng thức .
-
Hàm được xác định trên khoảng [0; 1], sao cho và với mọi bất đẳng thức đúng
Chứng minh rằng phương trình có vô số lời giải. Tìm hiểu xem có hàm nào thỏa mãn các điều kiện đã chỉ định và không chính xác bằng 0 hay không.
- Đội n từ giải đấu lớn và đội 2n từ giải đấu đầu tiên đã tham gia giải đấu bóng đá. Mỗi đội chơi đúng một trận với mỗi đội khác. Tỷ lệ số trận thắng của các đội ở giải đấu lớn so với số trận thắng của các đội ở giải hạng nhất là 7/5. Tìm n nếu thấy rằng không có gì trong tourer.
60
lớp 10
- Chứng minh rằng với mọi giá trị của α, β, γ thì ít nhất một trong các số sin α cos β, sin β cos γ, sin γ cos α không lớn hơn 1/2.
- Xem bài toán 3 cho lớp 9.
- Xem bài toán 4 cho lớp 9.
- Xem bài toán 5 cho lớp 9.
- Với những số tự nhiên nào n ≥ 3 thì có các số tự nhiên phân biệt a₁, a₂, …, aₙ sao cho 1 ≤ aₙ ≤ n+1 với mọi k=1, 2, …, n và tất cả n mô hình |a₁−a₂|, |a₂−a₃|, …, |aₙ−1−aₙ|, |aₙ−a₁| khác biệt?
Vật lý
Khủng bố lý thuyết
lớp 8
-
Dưới chuông của máy bơm tác động, người ta tìm thấy các bộ phận thô được ngâm trong một thùng chứa hở trong một loại bình có đường rue (Hình 1). Với một đầu kín, phần thô được treo trên đường kính. Chỉ số đường kính F có thể được quan sát qua kính của chuông. Khi lực tác động từ bên dưới chuông được bơm hoàn toàn, chênh lệch h giữa mức thô và mức khô bằng 0 và đường kính hiển thị F₀. Do tính toán ước tính tác động dưới chuông nên mức độ chênh lệch dần thay đổi. Vẽ và tô màu đồ thị của F theo h.
-
Trên bàn có một chiếc máy xay thủy tinh có thành mỏng cao có bán kính R = 3 cm. Một túi phẳng bằng polyetylen mỏng có chiều dài l = 30 cm và chiều dài chữ d = 10 cm được đưa vào máy nghiền. Túi được đổ đầy nước lên trên. Liệu túi nước có còn sót lại trong máy xay nếu máy xay được nhấc lên cẩn thận không? Hệ số ma sát của polytylene trên kính là μ=0,3.
-
Hai khối lập phương dẫn nhiệt giống hệt nhau được đổ đầy đến độ cao h=25 cm. Thùng thứ nhất chứa đầy đá thu được bằng cách đóng băng nước trong cùng một khối, thùng thứ hai chứa đầy nước ở nhiệt độ tₘ=10°C. Nước được đổ vào đá và mức nước sẽ được khuấy ngay lập tức. Sau khi cân bằng nhiệt được thiết lập, hóa ra nó tăng thêm Δh = 0,5 cm. Nhiệt độ ban đầu của nước đá là bao nhiêu? Mật độ băng ρₙ=900 kg/m³. Nhiệt dung riêng của nước đá đang tan chảy λ=340 kJ/kg, nhiệt dung riêng của nước đá cₙ=2100 J/(kg K).
-
Phôi cứng được kẹp giữa hai thanh dẫn hướng dirizem - ở bên phải với tốc độ v₁, thanh dẫn hướng phía dưới - ở bên trái với tốc độ v₂. Tiếp tuyến 1 và 2 hiện nằm trên một đường thẳng đứng. Sự co lại của một tập hợp các điểm trên một khoảng trống có vận tốc v₁ và v₂ (theo giá trị tuyệt đối) tại một thời điểm nhất định.
lớp 9
-
Từ vòi nó gần như chảy thẳng đứng với lưu lượng nước Q=1,5·10⁻³ m³/s. Diện tích mặt cắt ngang S của vảy ở độ cao h=2 m so với đầu ống là bao nhiêu, nếu tại lối ra khỏi ống có diện tích S₀=1,5 cm²?
-
Một cột băng khối lượng M lơ lửng ở độ cao H bắt đầu rơi xuống. Khi cô thấy mình ở độ cao H/2, một quả cầu tuyết có khối lượng m đập vào cô và ngay lập tức dính vào cô. Tại thời điểm quả cầu tuyết chạm vào cột băng, nó chuyển động theo phương ngang với vận tốc v₀. Tìm tốc độ mà cột băng sẽ rơi xuống đất.
-
Một bình có thể tích V = 2 lít chứa 1 mol khí hiđro và một ít nước. Ban đầu áp suất trong bình là pₙ=17 atm. Sau đó quả bóng nóng lên và áp suất trong nó tăng lên pₙ=26 atm. Tìm nhiệt độ ban đầu, nhiệt độ cuối cùng và lượng nước bay hơi. Các giá trị áp suất hơi nước bão hòa ở một số nhiệt độ được cho trong bảng sau:
| p, 10⁵ Pa | 1 | 2 | 3 | 5 | 8 | 10 |
| :— | :— | :— | :— | :— | :— | :— |
| t, °C | 100 | 120 | 133 | 152 | 170 | 180 |
Lưu ý Để thực hiện bài toán bạn phải sử dụng tờ giấy milimet này.
- Sự phụ thuộc của điện áp nguồn vào dòng điện tải được thể hiện trên hình 2.
61
- Tìm công suất cực đại mà nguồn có thể cung cấp cho tải. Điện trở tải phải là bao nhiêu để có công suất tối đa?
lớp 10
-
Một tấm thảm toán học, trong đó sợi dây được thay thế bằng một thanh cứng, không trọng lượng, thực hiện các dao động tự do có biên độ nhỏ. Chu kỳ dao động có thể thay đổi nhiều nhất bao nhiêu phần trăm nếu chúng ta biến một tấm thảm toán học thành một tấm thảm vật lý, bằng cách gắn một tải có cùng khối lượng ở đầu vào một điểm nhất định trên thanh?
-
Một ống có chiều dài m và bán kính m có khối lượng kg. Ống chứa một pít-tông có khối lượng kg. Ở một đầu của ống có một vòng đệm không cho không khí đi qua, đầu kia có một cái kẹp có thể giữ piston ở vị trí cực hạn. Khi pít-tông được đặt vào vòng pít-tông trên thành thẳng đứng của máu (Hình 4). Sau đó, piston được di chuyển đến đầu đối diện của ống và được cố định bằng kẹp, và ống được thả ra. Ống sẽ ở trên tường? Hệ số ma sát của vòng đệm với tường , áp suất nguyên tử Pa.
-
Một mạch điện được lắp ráp từ một cục pin, hai vôn kế giống hệt nhau và hai ampe kế giống hệt nhau (Hình 5). Các thiết bị được kết nối song song với màn hình V và mA. Milliampe kế thứ hai hiển thị mA. Xác định hướng của các cực của pin và điện trở của thiết bị.
-
Hai thanh cứng, không trọng lượng có chiều dài , mỗi thanh được buộc chặt ở hai đầu bằng một bản lề có khối lượng . Ở đầu các thanh có các quả cầu có khối lượng lần lượt là và . Cấu trúc được đặt trên một bàn thẳng đứng với bản lề hướng lên và bắt đầu di chuyển ra xa nhau bằng một lực đẩy nhỏ để các thanh luôn nằm trong mặt phẳng thẳng đứng (Hình 6). Không có ma sát. 1) Tìm vận tốc của bản lề trước khi đập vào bàn. 2) Tìm vận tốc của bản lề có khối lượng tại thời điểm góc giữa các thanh là .
Chuyến tham quan thử nghiệm
lớp 8
- Xác định hệ số ma sát của chân (thân) trên mặt bàn.
Thiết bị: lều có chân, giá đỡ từ lều vạn năng (hoặc một miếng kim loại dạng tự do nặng khoảng 2 kg), sợi chỉ cứng, thước gỗ, lực kế.
- Xác định mật độ của chất lỏng chưa biết.
Thiết bị: cốc thủy tinh, nút chai hoặc quả bóng tennis thật, nhựa dẻo, bình chứa nước, bình chứa chất lỏng không xác định, sợi chỉ.
lớp 9
- Xác định điện trở chưa biết.
Thiết bị: nguồn dòng BC-4-12, thanh nối hai chân, bộ biểu diễn điện tử, điện trở (6 Ohm, 2 A) - 2 chiếc, ren, đai ốc sắt, dây nối - 6 chiếc, điện trở không xác định, thước gỗ.
- Xác định công cần thiết để thổi phồng quả bóng.
Thiết bị: bóng bay, đồng hồ đo áp suất hình chữ U, tee thủy tinh, cm, ống cao su, giấy vẽ đồ thị.
Gợi ý. Trước khi đo, bạn nên thổi phồng và xì hơi quả bóng 2-3 lần.
lớp 10
- Vẽ và vẽ biểu đồ sự phụ thuộc của độ sâu trường ảnh vào đường kính nhiễu xạ ở một khoảng cách cố định giữa đèn và thấu kính.
Thiết bị: Thấu kính trường học, màn hình trắng, chân đế có bóng đèn định hướng 2,5-6,3 V, nguồn điện (2,5-6,3 V), thước học sinh, giấy đen, kéo, giấy vẽ đồ thị.
Gợi ý. Độ sâu trường ảnh đề cập đến sự khác biệt giữa khoảng cách tối đa và tối thiểu giữa ống kính và màn hình mà tại đó hình ảnh vẫn sắc nét.
- Xác định nhiệt lượng bị mất đi trong nhiệt lượng kế có hệ số ít hơn bao nhiêu lần so với nhiệt lượng kế không có hệ số.
Thiết bị: nhiệt lượng kế trường học, nhiệt kế, điện trở (6 Ohm, 2 A) - 2 chiếc, nguồn dòng BC-4-12, dây kết nối - 8 chiếc, ampe kế trường học (2 A), bình chứa nước (200 ml), cuộn dây đốt nóng trên khối.
O. Ovchinnikov, S. Reznitsenko, G. Ykovlev
Các học sinh đoạt giải Olympic học sinh toàn Nga
Matematika
bằng cấp 1
trong 8 lớp nhận được:
Abakumov E. (Leningrad, Trường Vật lý số 45 tại Đại học bang Leningrad),
Asterlin A. (Novosibirsk, làng số 121),
Vesnik R. (Petrozavodsk, làng số 18),
Gubarev A. (Fatezh, làng số 1),
Matveev O. (Sverdlovsk, làng số 79);
cho lớp 9 -
Billtse Yu. (Kalinin, thôn số 6),
Itenberg I. (Leningrad, Trường Vật lý số 45 tại Đại học bang Leningrad),
Knyazev A. (Krasnoisk, làng số 101),
Kudinov O. (Novosibirsk, Trường Vật lý số 165 tại NSU),
Kuznetsov D. (Gorky, làng số 36),
Orlov D. (Vladimir, làng số 8),
Shklyarenko D. (Bryansk, làng số 46),
Yurovsky S. (Moscow, Trường Vật lý số 18, Đại học quốc gia Moscow);
cho 10 lớp -
Antonov V. (Obninsk, làng số 6),
Dobrovadnykh O. (Belorets, làng số 14),
62
Korsukov A. (Novosibirsk, Trường Vật lý số 165 tại NSU),
Nikolaev I. (Leningrad, Trường Vật lý số 45 tại Đại học bang Leningrad),
Slutsky B. (Novosibirsk, ssh. Số 130),
Freer V. (Volsk, ssh. Số 12),
Chalkh O. (Moscow, Trường Vật lý số 18, Đại học quốc gia Moscow).
bằng cấp II
trong 8 lớp nhận được:
Burado A. (Leningrad, Trường Vật lý số 45 tại Đại học bang Leningrad),
Dulov N. (Kirov, ssh. Số 59),
Maslykov I. (Ivanovo, s.sh. Số 22),
Pronin O. (Vladivostok, số 23),
Trusov I. (Orel, ssh. Số 1);
cho lớp 9 -
Berdyuzin A. (Angarsk, s.sh. Số 10),
Viktorov V. (Ryazan, ssh. Số 45),
Vinoredov A. (Moscow, Trường Vật lý số 18 tại Đại học quốc gia Moscow),
Gavrilov S. (Shadrinsk, s.sh. Số 4),
Karpenko N. (Leningrad, Trường Vật lý số 45, Đại học bang Leningrad),
Sadztov S. (Rostov-on-Don, tuyến phía bắc số 14),
Shtsenin I. (Novosibirsk, Trường Vật lý số 165 tại NSU);
cho 10 lớp -
Galkin I. (Gorky, ssh. Số 36),
Gorbunov S. (Petrozavodsk, s.sh. Số 30),
Eliseev M. (Moscow, Trường Vật lý số 18, Đại học quốc gia Moscow),
Mazurov O. (Novosibirsk, Trường Vật lý số 165 tại NSU),
Mamiy D. (Maikop, ssh. Số 22),
Poutanek Yu. (Leningrad, Trường Vật lý số 45, Đại học bang Leningrad),
Sokolov A. (Angarsk, s.sh. Số 19).
bằng tốt nghiệp cấp III
trong 8 lớp nhận được:
Kabanov A. (Noginsk, ssh. Số 6),
Kumykov M. (Nalchik, s.sh. Số 5),
Proselkov D. (Omsk, ssh. Số 69),
Shimkunas E. (Kazan, ssh. Số 131);
cho lớp 9 -
Averin A. (Chelyabinsk, s.sh. Số 127),
Galnits I. (Chita, ssh. Số 5),
Domashov O. (Voronezh, số 58),
Makarenko I. (Quận Lomonosov, vùng Leningrad, Gostilitskaya s.sh.);
cho 10 lớp -
Zhukov A. (Barnaul, số 42),
Ziganshin I. (Dimitrovgrad, s.sh. Số 5),
Lounov I. (Saratov, s.sh. Số 13),
Soloviev S. (khu định cư Chernogolovka, khu vực Moscow, tuyến phía bắc số 82).
Vật lý
Bằng cấp đầu tiên
trong 8 lớp nhận được:
Vakhrushev Y. (Arkhangelsk, s.sh. Số 49),
Pisarev A. (Nevinomyssk, s.sh. Số 11),
Plusin K. (Leningrad, Trường Vật lý số 45, Đại học bang Leningrad),
Khomykov N. (Ulan-Ude, s.sh. Số 35),
Yarunin N. (Pavlovo, ssh số 1);
cho lớp 9 -
Bankov V. (Aleksin, ssh số 1),
Grebnev I. (Leningrad, Trường Vật lý số 45 tại Đại học bang Leningrad),
Ershov M. (Yaroslavl, s.sh. Số 33),
Malysheev V. (Novosibirsk, Trường Vật lý số 165 tại NSU),
Mokeev I. (Angarsk, ssh. Số 10),
Rybenkov V. (Makhachkala, s.sh. Số 13),
Simkov S. (Moscow, Trường Vật lý số 18, Đại học quốc gia Moscow),
Syskin V. (Novosibirsk, ssh. Số 130),
Khlukhensky K. (Cheboksary, s.sh. Số 27);
cho 10 lớp -
Arbuzov V. (Novosibirsk, Trường Vật lý số 165 tại NSU),
Bibikov P. (Leningrad, Trường Vật lý số 45 tại Đại học bang Leningrad),
Boko S. (Bratsk, ssh. Số 18),
Ivatsenko L. (Togliatti, s.sh. Số 26),
Pirozhenko A. (Moscow, Trường Vật lý số 18, Đại học quốc gia Moscow),
Sonkov S. (Saratov, số 13),
Shpetkin A. (Kalinerrad, ssh. Số 32).
bằng cấp II
trong 8 lớp nhận được:
Abanov A. (Krasnoirsk, s.sh. Số 170),
Epifanov S. (Leningrad, Trường Vật lý số 45 tại Đại học bang Leningrad),
Kurrikov I. (Gatchina, s.sh. Số 1),
Molchanov S. (Saratov, ssh số 13),
Parshin N. (Penza, ssh. Số 6);
cho lớp 9 -
Burshchenko A. (Novosibirsk, Trường Vật lý số 165 tại NSU),
Lazutin F. (Apatity, ssh số 2),
Malinovsky A. (Pavlovo, ssh số 1),
Marikhin V. (Leningrad, Trường Vật lý số 45, Đại học bang Leningrad),
Savrov M. (Azov, ssh. Số 13),
Chernytsov I. (Moscow, Trường Vật lý số 18 tại Đại học quốc gia Moscow),
Shmelev E. (Mirny, ssh. Số 19);
cho 10 lớp -
Altfeder I. (Nalchik, ssh. Số 9),
Amikhmin S. (Kazan, ssh. Số 131),
Batalov S. (Arzamas, s.sh. Số 2),
Eremev S. (Novosibirsk, Trường Vật lý số 165 tại NSU),
Ksenofontov L. (Verkhnevillyuysk, s.sh. Số 2),
Malysheev V. (Volgograd, ssh. Số 131),
Sklokin A. (Apatity, ssh. Số 1),
Sultanov A. (Moscow, Trường Vật lý số 18 tại Đại học quốc gia Moscow),
Shmkov I. (Leningrad, Trường Vật lý số 45, Đại học bang Leningrad).
bằng tốt nghiệp cấp III
trong 8 lớp nhận được:
Balaura V. (Volgograd, s.sh. Số 92),
Ershov A. (Zlatoust, ssh. Số 25),
Moldtsov V. (Rybinsk, ssh. Số 21),
Ozhenev A. (Leninsk-Kuznetsky, s.sh. Số 2);
cho lớp 9 -
Dyachkov M. (khu định cư Chernogolovka, khu vực Moscow, tuyến phía bắc số 82),
Katarzin A. (Salavat, ssh. Số 6),
Korchatsin A. (Krasnoarmeysk, s.sh. Số 2),
Fatyanov O. (Kursk, s.sh. Số 6),
Shenkov A. (Chita, ssh. Số 1);
cho 10 lớp -
Aliskandarov Z. (Makhachkala, s.sh. Số 16),
Dyachkin V. (Yaroslavl, ssh. Số 33),
Kachaev I. (Krasnoirsk, s.sh. Số 10),
Kiryushin I. (Gorky, s.sh. Số 36).
63
Đáp số, gợi ý, lời giải
Hiệu ứng súng
-
-
. -
Tam giác Pascal
- Số người đạt điểm bằng số tương ứng ở hàng thứ tám của tam giác Pascal.
- a) 45. Có số lượng số cần tìm bằng số tập con 2 phần tử trong tập ; 6) 120 (số tập con 3 phần tử trong tập ).
- Các số hình tam giác nằm trên cạnh song song, cay của tam giác Pascal, bắt đầu bằng các số 1, 3, 6, 10.
- a) ;
- .
Động học. Chuyển động tương đối
- .
- .
hoặc .- .
- ;
ở vật rơi tự do xuống và nhảy lên độ cao .
Olympic toàn Nga dành cho học sinh
Toán học
lớp 8
3. Anh ấy có thể.
4. 11 điểm.
lớp 9
2. .
3. Gợi ý ; plo-
Hình dạng của một hình tam giác có thể được biểu thị thông qua tích của cạnh của nó và bán kính của đường tròn ngoại tiếp.
- . Gợi ý. Nếu là số trận thắng của các đội ở giải đấu lớn trước các đội ở giải đấu đầu tiên, thì . Mặt khác, .
lớp 10
- Nếu phát biểu sai thì tích của các đại lượng đang xét là 1/8. Từ đây dễ dàng rút ra mâu thuẫn và sử dụng công thức tính sin của một đối số kép.
Lời giải trong số bài toán còn lại sẽ được in trong Sách Bài tập «Kvant».
Vật lý
Chuyến tham quan lý thuyết
lớp 8
-
Xem hình ảnh.
-
Túi nước sẽ giữ trong ống.
-
(ở đây là mật độ, là nhiệt dung riêng của nước).
-
Xem lời giải bài toán F758 từ Sách Bài tập «Kvant».
lớp 9 -
.
-
.
-
Xem lời giải bài toán F756 từ Sách Bài tập «Kvant».
-
Xem lời giải bài toán F753 từ Sách Bài tập «Kvant».
lớp 10 -
Chu kỳ dao động của ma trận có thể giảm không quá 9%.
-
Ống sẽ không ở trên tường.
-
Xem lời giải bài toán F761 từ Sách Bài tập «Kvant».
-
- 2) .
«Kvant» cho học sinh nhỏ
(xem «Kvant» số 9)
- Vì số bị chia gấp 6 lần số chia nên thương là 6. Vì số chia gấp 6 lần thương nên số chia là 36. Vì vậy,
64
số bị chia là 6 • 36=216.
2. a) Có thể; 6) bạn cũng có thể!
3. Tam giác như vậy là tam giác vuông có các góc bằng 30° và 60°.
4. Cho mũi tên di chuyển x kg. Khi đó (2+x)+(3+x)=6+x, từ đó x=1; Điều này có nghĩa là một chiếc cặp nặng 4 kg và chiếc kia nặng 3 kg.
Trang cờ vua
(xem «Kvant» số 7)
Nhiệm vụ 13 (Neumann-Haase, 1968). 1. Le7!!
Trắng không còn có một quân mã và hai quân tốt nữa, và cuối cùng
Tổng biên tập - Viện sĩ I. K. Kikoin
Phó Tổng biên tập thứ nhất - Viện sĩ A. N. Kolmogorov
Phó tổng biên tập: M. N. Danilcheva, V. A. Leshkovtsev, Yu. P. Solovyov
Tuyển tập biên tập: L. G. Aslamazov, M. I. Bashmkov, V. E. Belonchkin, V. G. Boltyansky, A. A. Borovoy, Yu. M. Bruk, V. V. Vavilov, N. B. Vasilyev, S. M. Voronin, B. V. Gnedenko, V. L. Gutenkhmer, N. P. Dolbilin, V. N. Dubrovsky, A. N. Zemlykov, A. R. Zilberman, A. I. Klimanov, S. M. Kozel, S. S. Krotov, L. D. Kudryavtsev, A. A. Mikhailov, E. M. Nikshin, S. P. Novikov, M. K. Potapov, V. G. Razumovsky, N. A. Rodina, N. H. Rozov, A. P. Savin, Ya. A. Smorodinsky, A. B. Sosinsky, V. M. Uroev, V. A. Fabrikant
Ban biên tập: A. M. Baldin, S. T. Belyaev, B. B. Bukhovtsev, E. P. Velikhov, I. Ya. Verchenko, B. V. Vozdvizhenny, G. V. Dorofeev, N. A. Ermolaeva, A. P. Ershov, Yu. B. Ivanov, L. V. Kantorovich, P. L. Kapitsa, V. A. Kirillin, G. L. Kotkin, R. N. Kuzmin, A. A. Logunov, V. V. Mozhaev, V. A. Orlov, N. A. Patrikeeva, A. V. Peryshkin, R. Z. Sagdeev, S. L. Sobolev, A. L. Stasenko, I. K. Surin, E. L. Surkov, L. D. Faddeev, V. V. Firsov, G. N. Ykovlev
Số đã được phát hành:
L. Denisenko, M. Dubach, N. Kuzmin, S. Lukhin, E. Nazarov
Trưởng biên tập L. Chernova
Biên tập nghệ thuật T. Makarova
Người hiệu đính N. Rumyantseva
103006, Mátxcơva, K-6, st. Gorky, 32/1, «Kvant», tel. 250-31-73
Đã gửi để sưu tập 18.8.82 Đã ký để in 29.9.82
in offset
Giấy 70×108 1/16. Vật lý. lò 4
Lò nướng có điều kiện l. 5.60 Biên tập học thuật. tôi. 7.05 T-18929
Giá 40 kopecks. Đặt hàng 2080 Phát hành 175.049 bản.
Lệnh thay thế lao động đỏ
Nhà máy in Chekhov
VO “Soyuzpolygraprom”
Ủy ban Nhà nước Liên Xô
cho công việc xuất bản và in ấn
và buôn bán sách
Chekhov, khu vực Moscow
Trang cờ vua
Tư vấn: vô địch cờ vua thế giới, kiện tướng quốc tế A. Karpov. Trang này được điều hành bởi E. Gik, Thạc sĩ Thể thao Cờ vua Liên Xô, Ứng viên Khoa học Kỹ thuật.
MỘT LẦN LẠI VỀ SỰ HY SINH CỦA NỮ HOÀNG
Những sự kết hợp trong đó quân hậu bị hiến tế rất hấp dẫn và khơi dậy sự quan tâm ngày càng tăng của những người hâm mộ cờ vua. Vì vậy, trên các “trang” của mình, chúng tôi không ngừng yêu thích bộ sưu tập các nữ hoàng do các kiện tướng tặng. Họ cũng lắng nghe những sự việc hài hước. Trận tiếp theo diễn ra ở giải vô địch quốc gia năm 1981 ở Frunze (giải đấu lớn) giữa hai kiện tướng Lviv. A. Mikhalchishin - O. Romanshin
Hàng phòng ngự của Grionfeld
- d4 Kf6 2. c4 g6 3. Kf3 Cg7 4. Kc3 d5 5. cd K:d5 6. e4 K:c3 7. bc c5 8. Ce3. Về lý thuyết, các phần tiếp theo khác đã được biết - 8. h3, 8. Ce2, 8. Rb1, nhưng nước đi được thực hiện cũng không bị mất ngay lập tức. 8…Qa5 9. Qd2 Kc6 10. Rb1 cd 11. cd 0—0 12. d5??? CC3. Người da trắng đã giải quyết.
Nếu Grionfeld có thể nhìn thấy vị trí này, anh ấy sẽ rất vui với việc thực hiện ý tưởng mở đầu của mình một cách hoàn hảo như vậy - đơn giản là không thể đòi hỏi nhiều hơn từ vị giám mục g7 vui tính!
Mikhalchyshyn nhanh chóng rời khỏi sân khấu. Và Romanshin trông có vẻ bối rối. Bản thân anh vẫn chưa hoàn toàn nhận ra rằng mình đã gây ra một thất bại vô cùng đáng thất vọng trước người bạn và huấn luyện viên của mình. “Tôi có thể làm gì đây? - anh ấy tự biện minh. - Nhấn vào d2 và “ở lại”?” Như bạn có thể thấy, những kẻ thô lỗ cũng là con người…
Giải vô địch quốc gia ở Frunze diễn ra vô cùng sôi động không chỉ nhờ sự việc được mô tả. Độ tuổi trung bình của những người tham gia thấp hơn so với tất cả các giải vô địch trước đó, điều này ảnh hưởng đến nội dung cờ vua của giải đấu - quân tốt và quân bị hy sinh trong hầu hết các ván đấu, và trong kết quả cuối cùng của nó - G. Kasparov và L. Psakhis trẻ tuổi đã trở thành nhà vô địch, đặc tính hoạt động của người đi trước là hai điểm rưỡi!
E. Sveshchnikov - V. Tseshkovsky
(Frunze, 1981)
Sau khi quân hậu rút lui - 22…Qg6 Trắng lẽ ra đã chơi 23. 0-0! (vua và xe chưa di chuyển) với lợi thế quyết định. Sự theo dõi bất ngờ 22…c3! Việc Teler bắt được quân hậu dẫn đến cấu trúc giao phối hiếm nhất với hai con tốt đeo vai màu đen đối xứng bảo vệ quân vua gián tiếp - 23. hg R:h1×. Trắng không hạ quân hậu, nhưng sau ba nước đi - 23. Kb5 cb 24. Q:b2 Qg5 25. a4 C:b5 - dù sao thì anh ta cũng chia bài, và khán giả đã mất đi niềm vui khi xem “số ban đầu”.
Garry Kasparov đã hy sinh rất nhiều ở giải đấu này nhưng chưa bao giờ chia tay nữ hoàng của mình. Hãy để chúng tôi trình bày một tình tiết trong trận đấu của nhà vô địch quốc gia trẻ mà anh ấy đã chơi tại giải vô địch thế giới dành cho sinh viên.
J. Suny - G. Kasparov (Grace, 1981)
Quân đen vừa nhảy từ f5 lên h4, vua Trắng cảm thấy khó chịu. 38. Kf3 thất bại vì 38…ef 39. R:d7 fg+40. Kpg1 Kf3×, xấu và 38. Kf5 Q:f5 39.
-
Làm thế nào để có được vị trí này sau bốn nước đi của Trắng và Đen?
-
Vị trí này có thể xuất hiện trên bảng sau bốn nước đi của Trắng và Đen không?
Hạn chót gửi lời giải là ngày 25/12/1982 (có ghi chú trên phong bì “Thi cờ «Kvant», nhiệm vụ 19, 20)”).
Kỷ niệm một sự kiện quan trọng
Đã 25 năm kể từ khi phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên của Trái đất, mở ra cuộc hành trình vào vũ trụ của con người. Được thiết kế và phóng dưới sự lãnh đạo của nhà khoa học xuất sắc Liên Xô, Viện sĩ S.P. Korolev, vệ tinh đã chứng minh một cách thuyết phục cho cả thế giới thấy trình độ phát triển cao của khoa học Liên Xô.
Trong một phần tư thế kỷ qua, một khối lượng công việc khổng lồ đã được thực hiện trong lĩnh vực nghiên cứu vũ trụ, Mặt trời và các hành tinh trong hệ mặt trời. Kết quả nghiên cứu không gian được sử dụng trong lời giải nhiều bài toán kinh tế quan trọng.
Nước ta đóng góp rất lớn vào sự phát triển hợp tác quốc tế trong lĩnh vực không gian. Các phi hành gia từ các nước xã hội chủ nghĩa là thành viên của Hội đồng tương trợ kinh tế đã làm việc thành công trên trạm vũ trụ Salyut-6 của Liên Xô. Nhà du hành vũ trụ người Pháp đầu tiên tham gia nghiên cứu được thực hiện tại trạm Salyut-7. Liên Xô tích cực hợp tác thực hiện các chương trình không gian với Ấn Độ, Thụy Sĩ và một số quốc gia khác.
Phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên của Trái đất; giới thiệu về không gian một cách triết học. Giờ đây nó có hàng nghìn con tem dành riêng cho các anh hùng không gian và các chủ đề không gian khác nhau. Những con tem có hình ảnh vệ tinh đầu tiên tiếp tục được phát hành. Chúng tôi tái tạo một số trong số chúng trong lựa chọn của chúng tôi.
V. Rudov