Kvant
Kvant 1989, số 4

Kvant 1989, số 4 · Trang

Tờ 1

không đánh sốChép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

QUANTUM
khoa học đại chúng
tạp chí vật lý và toán học

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

P có nghĩa là gói

1989

Tờ 2

không đánh sốChép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

DIALOGO
di
GALILEO GALILEI LINCEO
AL SER. mo FERD. II. GRAN. DVCA DI
TOSC ANA

Tờ 3

tr. 1Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

1

Trong phòng:

2 S. S. Murzin, M. R. Trunin, D. V. Shovkun. Ngoài định luật Ohm
10 A. V. Sosinsky. Nút thắt, liên kết và đa thức của chúng
19 V. A. Chulaevsky. Chuyển đổi thợ làm bánh
24 Sách bài tập «Kvant»
25 Lời giải bài toán M1131 — M1135, F1143 — F1147
34 Danh sách độc giả gửi đúng lời giải
«Kvant» cho học sinh nhỏ
35 Bài toán
35 Trường học ở «Kvant»
Toán 8, 9, 10:
Đạo hàm của hàm phức và hàm nghịch đảo
Trường học yêu thích bài toán
40 Kính vạn hoa «Kvant»
R là tên lửa
44 V.V. Nikolaev. Một con thoi, hai con thoi…
49 Bình luận
50 “Liên minh” công bố cuộc thi
51 Thông tin và lập trình
51 A. L. Brudno. phương pháp lobachevsky
54 Phòng thí nghiệm «Kvant»
54 V.V. Uteshev. Làm thế nào để nhận thấy những điều vô hình
Xưởng của người nộp đơn
60 A. I. Chernoutsan. Định luật bảo toàn năng lượng và động lượng
Thông tin
9 “Viblotechka «Kvant» – 10 tuổi
65 Trường Vật lý Tương ứng tại Đại học quốc gia Moscow
67 phương án thi tuyển sinh
73 Đáp số, gợi ý, lời giải
«Kvant» mỉm cười (53, 64)
Gửi độc giả của chúng tôi (66)
bìa của chúng tôi
Các nhà thiết kế có một nguyên tắc: nếu một chiếc ô tô đẹp nghĩa là nó được thiết kế đúng. Điều này hoàn toàn áp dụng cho khu phức hợp Energia-Buran. Bạn có thể đọc về nó trong bài viết “Một con thoi, hai con thoi…”.
2 Cuốn sách “Đối thoại về hai hệ thống chính của thế giới” của Galille, xuất bản ở Florence năm 1632.
Ba nhân vật dẫn đầu cuộc tranh luận về vũ trụ học là Aristogel, Ptolemy và Copernicus. Một số vấn đề liên quan đến tính bền vững của hệ mặt trời của chúng ta sẽ được thảo luận hôm nay trong “Kính vạn hoa” Lượng tử “.
3 trang cờ vua.
4 Bốn câu đố, thống nhất bởi một nhiệm vụ - giống như một sợi dây dày xuyên qua khe hẹp.

© Nhà xuất bản Nuka.
Tòa soạn chính văn học vật lý và toán học, «Kvant», 1989

Tờ 4

tr. 2Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

2

NGOÀI
LUẬT OMA

Ứng viên Khoa học Vật lý và Toán học
S. S. MURZIN,
Ứng viên Khoa học Vật lý và Toán học
M. R. TRUNIN,
Ứng viên Khoa học Vật lý và Toán học
D.V.SHOVKUN

“Coi chừng!” - một người thường xuyên sử dụng lời khuyên này của Kozma Prutkov khi nói đến các định luật vật lý. Đặc biệt, về các định luật vật lý. Ví dụ, chúng ta hãy nhớ lại định luật Ohm: dòng điện tỉ lệ với điện áp. Hóa ra đây không phải là trường hợp. Và tốt! Nếu định luật này luôn được tuân thủ, chúng ta sẽ không có nhiều thiết bị điện và vô tuyến. May mắn thay, định luật Ohm, giống như hầu hết các định luật vật lý, có phạm vi giới hạn. Nằm ngoài phạm vi của định luật này, các hiện tượng vật lý thú vị phát sinh đảm bảo hoạt động của các thiết bị này. Bản thân những hiện tượng này rất thú vị, nhưng hôm nay chúng ta sẽ thảo luận một câu hỏi khác: tại sao định luật Ohm lại vi phạm?

định luật Ohm

Hãy nối dây dẫn với mạch điện và thay đổi cường độ dòng điện I chạy qua dây dẫn ở các giá trị khác nhau của điện áp đặt vào U. Như vậy, ta thu được sự phụ thuộc I=I(U) - dòng điện-điện áp của dây dẫn điện. Theo định luật Ohm, cường độ dòng điện của một dây dẫn điện, tức là dòng điện có điện áp hiện tại, là một hàm tuyến tính

I(U)=U/R,I(U) = U/R,

và điện trở R không phụ thuộc vào U. Nếu điều này không đúng (định luật Ohm không thỏa mãn), thì điện vôn-ampe phi tuyến tính.

Ví dụ đơn giản nhất về chất dẫn điện vi phạm định luật Ohm là hình xoắn ốc của đèn sợi đốt. Đối với đèn có công suất 40 V, đặc tính dòng điện-điện áp được thể hiện ở hình 1. Tiết diện tuyến tính chỉ ở U<5 V và ở giá trị U lớn, dòng điện I tăng chậm hơn so với trường hợp phụ thuộc tuyến tính I(U). Không khó để chứng minh tại sao điều này xảy ra. Khi điện áp tăng, cuộn dây nóng lên và điện trở của nó tăng lên. Ví dụ này minh họa quy tắc chung: định luật Ohm chỉ có hiệu lực ở I và U đủ nhỏ, còn ở dòng điện và điện áp cao thì nó bị vi phạm.

Hãy viết định luật Ohm dưới dạng khác. Để làm điều này, chúng tôi giới thiệu các giá trị mật độ hiện tại j=I/S, trong đó S là diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn. Sau đó

j=IS=URS=U(ρL/S)S=1ρUL=σE.j = \frac{I}{S} = \frac{U}{RS} = \frac{U}{(\rho L/S)S} = \frac{1}{\rho} \frac{U}{L} = \sigma E.

Ở đây ρ\rho là điện trở suất của dây dẫn, các giá trị σ=1/ρ\sigma=1/\rho gọi là độ dẫn điện riêng, LL là chiều dài dây dẫn, E=U/LE=U/L là điện áp điện trường. Định luật Ohm giả định mối quan hệ tuyến tính giữa mật độ dòng điện j và điện áp điện trường E. Nếu vì lý do nào đó độ dẫn điện phụ thuộc vào độ lớn của điện trường thì sự phụ thuộc của j vào E trở nên phi tuyến và định luật Ohm bị vi phạm.

Để tìm ra nguyên nhân vi phạm định luật Ohm, hãy xem xét chuyển động của các electron trong dây dẫn khi không có và có điện trường.

Tờ 6

tr. 4Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

4

u⃗=1N∑i=1N(v⃗i−eE⃗m∗ti)=1N∑i=1Nv⃗i−eE⃗m∗(1N∑i=1Nti).\vec{u} = \frac{1}{N} \sum_{i=1}^{N} \left( \vec{v}_i - \frac{e\vec{E}}{m^*} t_i \right) = \frac{1}{N} \sum_{i=1}^{N} \vec{v}_i - \frac{e\vec{E}}{m^*} \left( \frac{1}{N} \sum_{i=1}^{N} t_i \right).

Giá trị 1N∑i=1Nv⃗i\frac{1}{N} \sum_{i=1}^{N} \vec{v}_i là tốc độ trung bình của đầu máy điện ngay sau khi tản nhiệt. Vì tốc độ của đầu máy điện có thể tiêu tan ngay lập tức theo bất kỳ hướng nào, 1N∑i=1Nv⃗i=0\frac{1}{N} \sum_{i=1}^{N} \vec{v}_i = 0. Giá trị 1N∑i=1Nti=τ\frac{1}{N} \sum_{i=1}^{N} t_i = \tau có ​​ý nghĩa về thời gian rảnh trung bình vốn đã quen thuộc. Vì vậy, dưới tác dụng của điện trường, tất cả các electron đều thu được tốc độ bổ sung (gọi là độ trôi), giá trị trung bình của tốc độ này là u=eEτ/m∗u = eE\tau/m^* và tốc độ này được hướng song song với trường E⃗\vec{E}.

Như vậy, khi có điện trường, chuyển động trôi của đầu máy điện chồng lên chuyển động xaotic, xuất hiện chiều chuyển động ưu tiên của đầu máy điện - xuất hiện dòng điện. Nếu nồng độ của đầu máy điện trong dây dẫn là nn thì mật độ của dòng điện này là

j=enu=ne2τm∗E.j = enu = \frac{ne^2\tau}{m^*} E.

Mặt khác, chúng tôi biết rằng j=σEj = \sigma E. Có nghĩa,

σ=ne2τm∗.\sigma = \frac{ne^2\tau}{m^*}.

Công thức này được gọi là công thức Drude. Định luật Ohm có hiệu lực nếu không có đại lượng nào trong công thức Drude phụ thuộc vào EE. Nếu nồng độ của đầu máy điện nn hoặc thời gian rảnh tt, hoặc khối lượng hiệu dụng m∗m^* thay đổi dưới tác dụng của điện trường thì định luật Ohm bị vi phạm.

Khi nào định luật Ohm đúng?

Trước hết, chúng ta hãy xem xét trong những điều kiện nào thì giá trị tt không thay đổi dưới tác động của trường EE.

Thời gian tt phụ thuộc vào tốc độ của đầu máy điện. Tốc độ trôi u=u =

eEτ/m∗, появляющая при включении электрического поля, возрастает при увеличении E. Пока электрическое поля мало, так что дрейфовая скорость u гораздо меньше средней скоростиxaотического движения v0, величины u можно пребречь и считать время t не зависит от поля E. Если E велико настояло, что значение u сравнито с v0, то дрейфовою скорость нужно учитывать. В этом случае скорости электровоз и, следовательно, время свободного пробета t оказываются зависящими от электрического поля.eE\tau/m^*, \text{ появляющая при включении электрического поля, возрастает при увеличении } E. \text{ Пока электрическое поля мало, так что дрейфовая скорость } u \text{ гораздо меньше средней скоростиxaотического движения } v_0, \text{ величины } u \text{ можно пребречь и считать время } t \text{ не зависит от поля } E. \text{ Если } E \text{ велико настояло, что значение } u \text{ сравнито с } v_0, \text{ то дрейфовою скорость нужно учитывать. В этом случае скорости электровоз и, следовательно, время свободного пробета } t \text{ оказываются зависящими от электрического поля.}

Vì vậy, để thỏa mãn định luật Ôm thì cần phải thỏa mãn điều kiện

u≪v0,u \ll v_0,

nghĩa là hướng của điện trường trong dây dẫn phải nhỏ hơn E=m∗v0/eτE = m^*v_0/e\tau rất nhiều.

Trong chất bán dẫn, như chúng ta đã nói, v0∼105v_0 \sim 10^5 m/s. Để đạt được giá trị uu tương đương với v0v_0, phải áp dụng trường E∼106E \sim 10^6 V/m cho chất bán dẫn. Đây là một giá trị rất lớn, có thể so sánh với hướng của trường trong tia sét. Tuy nhiên, một trường như vậy có thể được tạo ra trong chất bán dẫn.

Có một giới hạn tốc độ khác mạnh hơn uu. Nó phải nhỏ hơn tốc độ âm thanh trong dây dẫn (a v38∼103v_{38} \sim 10^3 m/s):

u<v38.u < v_{38}.

Ngay khi tốc độ uu đạt giá trị v38v_{38}, các dao động âm thanh sẽ được kích thích trong tinh thể. Trong trường hợp này, thời gian sạc miễn phí tt và độ dẫn điện σ\sigma, tỷ lệ thuận với τ\tau, có thể giảm. Tình huống này tương tự như lực cản khí động học tăng mạnh sau khi máy bay vượt qua rào cản âm thanh.

Vì vậy, trong trường E38≥m∗v38/eτE_{38} \geq m^*v_{38}/e\tau độ dẫn điện bắt đầu phụ thuộc vào giá trị EE và định luật Ohm bị vi phạm.

Tác dụng của điện trường không chỉ trùng với sự xuất hiện của chuyển động trôi. Người ta biết rằng khi dòng điện chạy qua một dây dẫn, một tế bào Joule được giải phóng và nó nóng lên. Chúng ta hãy xem xét quá trình này chi tiết hơn.

Tờ 7

tr. 5Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

5

Bất kỳ dây dẫn nào cũng có thể được coi là bao gồm hai hệ thống con: một mạng tinh thể được hình thành bởi các nguyên tử của chất đó và một loại khí chứa các electron dẫn lấp đầy mạng tinh thể. Các electron và mạng có thể được đặc trưng bởi nhiệt độ của chúng TeT_e và TpT_p. Khi không có điện trường, khí electron cân bằng nhiệt với mạng tinh thể và môi trường: Te=Tp=TcT_e=T_p=T_c. Trường EE tác dụng lên các electron dẫn và làm chúng nóng lên trước tiên. Chỉ khi đó nhiệt mới được truyền từ các electron vào mạng và sau đó ra môi trường. Do đó, khi có trường, trạng thái cân bằng nhiệt bị phá vỡ sao cho Te>Tp>TcT_e>T_p>T_c.

Nếu sự truyền nhiệt từ dây dẫn ra môi trường hẹp hơn sự truyền nhiệt từ electron sang nguyên tử và do đó, Te−Tp≪Tp−TcT_e-T_p\ll T_p-T_c, thì mạng cùng với các electron sẽ nóng lên toàn bộ. (Tình huống này là điển hình cho dây tóc của đèn sợi đốt.) Cũng có thể xảy ra trường hợp ngược lại, khi nhiệt độ electron cao hơn nhiều so với nhiệt độ mạng và Te−Tp≫Tp−TcT_e-T_p\gg T_p-T_c.

Trong kim loại, như chúng ta đã nói, tốc độ trung bình của chuyển động nhiệt hỗn loạn của các electron thực tế không phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhưng trong chất bán dẫn, sự gia tăng TeT_e dưới tác dụng của điện trường có nghĩa là sự gia tăng tốc độ v0v_0 chuyển động nhiệt của các electron và do đó làm giảm thời gian chạy tự do. Nếu thay đổi Δv0\Delta v_0 về tốc độ v0v_0 là nhỏ, tức là Δv0≪v0\Delta v_0\ll v_0, thì v0v_0 phụ thuộc vào EE, và do đó, τ\tau trên EE có thể bị bỏ qua. Điều kiện Δv0≪v0\Delta v_0\ll v_0 tương đương với điều kiện quá nhiệt nhỏ ΔTe\Delta T_e của các electron so với trạng thái cân bằng:

ΔTe≪Te.\Delta T_e\ll T_e.

Do đó, các điều kiện để thời gian tích điện tự do độc lập với độ lớn của điện trường, cần thiết để đáp ứng định luật Ohm, đặt ra những hạn chế sau đây đối với phạm vi áp dụng định luật này:

u≪v0,u \ll v_0,

u<v3B,u < v_{3B},

ΔTe≪Te=Tc.\Delta T_e\ll T_e=T_c.

Vi phạm bất kỳ tính độc lập nào đều dẫn đến sai lệch khỏi định luật Ohm. Dưới đây chúng ta sẽ thấy rằng nếu tính độc lập của u≪v0u \ll v_0 và ΔTe≪Te\Delta T_e\ll T_e bị vi phạm, thì điện trường EE cũng có thể ảnh hưởng đến các đại lượng khác có trong công thức Drude - khối lượng hiệu dụng m∗m^* và nồng độ electron nn. Sự phụ thuộc của m∗m^* và nn vào EE có thể thay đổi đáng kể loại đặc tính dòng điện-điện áp của chất bán dẫn.

Chất bán dẫn trong điện trường mạnh

Trong một mẫu có dòng điện II chạy qua, năng lượng được giải phóng

P=I2R=σE2LSP=I^2R=\sigma E^2LS

(chúng tôi đã dạy rằng I=jS=σESI=jS=\sigma ES, R=ϱL/S=L/σSR=\varrho L/S=L/\sigma S). Công suất Q=σE2Q=\sigma E^2 được giải phóng trên mỗi đơn vị thể tích. Với cùng một giá trị QQ, điện trường E=E= Q/σ\sqrt{Q/\sigma} trong chất bán dẫn lớn hơn trong kim loại, vì nồng độ electron trong chất bán dẫn và do đó độ dẫn điện σ\sigma thấp hơn nhiều. Do đó, việc vi phạm các điều kiện u<v3Bu<v_{3B}, u≪v0u\ll v_0 trong đó sẽ dễ dàng hơn. Ngoài ra, đối với mỗi electron trong chất bán dẫn có nhiều năng lượng hơn trong kim loại. Khí điện tử nóng lên chậm hơn, và do đó tính độc lập ΔTe≪Te\Delta T_e\ll T_e cũng dễ bị vi phạm hơn.

Vi phạm điều kiện nào - (1), (2) hoặc (3) - khi điện trường tăng sẽ dẫn đến sai lệch đáng kể nhất so với định luật Ohm tùy thuộc vào loại chất bán dẫn. Ví dụ: trong CdS, điều kiện u<v3Bu<v_{3B} bị vi phạm trước tiên. Đồng thời, trong hiện trường E3B=1,4⋅105E_{3B}=1,4\cdot 10^5 V/m trên vôn-ampe

Tờ 8

tr. 6Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

6

Trong đặc tính mới j(E)j(E) một đường gấp khúc xuất hiện (hình 2). Nếu E>E3BE > E_{3B}, chất bán dẫn này phát ra âm thanh cường độ cao và có thể được sử dụng làm máy tạo rung động âm thanh.

Trong các chất bán dẫn khác, chẳng hạn như Ge, Si, GaAs, InP, CdTe, âm thanh bị kích thích yếu hơn nhiều và không quan sát thấy hiện tượng xoắn nào đáng chú ý trong trường E3BE_{3B}. Trong các chất bán dẫn này, những sai lệch so với định luật Ohm có liên quan đến việc vi phạm điều kiện ΔTe≪Te\Delta T_e \ll T_e. Trong trường hợp này, thời gian beta miễn phí tỷ lệ nghịch với trường EE, tức là τ(E)∼1/E\tau(E) \sim 1/E, và phụ thuộc vào mật độ hiện tại và chỉ liên quan đến những thay đổi trong m∗m^* và nn. Trong Ge và Si ở E>106E > 10^6 V/m trên đặc tính dòng điện-điện áp (hình 3) độ bão hòa j(m∗,n)j(m^*, n) được quan sát thấy, không phụ thuộc vào EE. Trong GaAs, InP, CdTe, khi năng lượng electron tăng khi tăng EE, không chỉ thời gian của hạt tự do τ\tau giảm mà khối lượng hiệu dụng m∗m^* cũng tăng. Sự tăng m∗m^* gây ra sự thay đổi trong tương tác của các electron với mạng tinh thể. Kết quả là, trong các chất bán dẫn này, bắt đầu từ một giá trị nhất định của điện trường EaE_a, mật độ dòng điện jj giảm khi tăng EE (phần Ea<E<EbE_a < E < E_b đến hình 3). Trong GaAs, mức giảm jj bắt đầu ở Ea=3,2⋅105E_a = 3,2 \cdot 10^5 V/m và tiếp tục đến Eb≈10E_b \approx 10 EaE_a. Trong trường EaE_a tốc độ trôi của electron là u=j/en=1,5×105u = j/en = 1,5 \times 10^5 m/s.

Trong trường mạnh hơn nữa E∼107E \sim 10^7 V/m chúng ta vi phạm điều kiện ΔTe≪Te\Delta T_e \ll T_e và điều kiện u≪v0u \ll v_0 cũng bị vi phạm. Trong một trường như vậy, các electron nhận được năng lượng trong quá trình chạy tự do, đủ để hiểu được nguyên tử. Các electron nhanh, khi va chạm với các nguyên tử, đánh bật các electron bổ sung, do đó cũng được gia tốc bởi trường và tạo ra các hạt mang điện mới. Quá trình này được gọi là tác động vào. Tổng nồng độ của nn electron tăng lên và do đó độ dẫn điện tăng lên. Với mức tăng điện trường thậm chí còn lớn hơn (E>107(E > 10^7 V/m), nồng độ và độ dẫn điện tăng lên như một trận tuyết lở và xảy ra hiện tượng đánh thủng chất bán dẫn.

Như vậy, trong chất bán dẫn ở trường rất mạnh EE mật độ dòng điện j=σEj = \sigma E tăng nhanh hơn theo định luật tuyến tính. Đặc biệt, trong Ge và Si, độ bão hòa dòng điện được thay thế bằng sự tăng trưởng không bị bẫy của nó, và trong GaAs, InP, CdTe, đặc tính dòng điện-điện áp có dạng hình NN (hình 3); tại 0<E<Ea0 < E < E_a định luật Ohm được thỏa mãn, trong khoảng Ea<E<EbE_a < E < E_b có phần rơi xuống do sự giảm τ\tau và sự tăng m∗m^* trong điện trường mạnh, và cuối cùng, trong vùng E>EbE > E_b có sự tăng nhanh của jj do sự tăng lên của nn.

Hiệu ứng súng

Sự có mặt của phần rơi trong đặc tính dòng điện-điện áp dẫn đến một hiện tượng thú vị được phát hiện bởi kỹ sư người Mỹ John Gunn.

Chúng ta hãy áp dụng hướng U0U_0 cho mẫu GaAs có độ dài LL sao cho nó kết thúc ở phần rơi của sự phụ thuộc j(E)j(E). Giả sử ban đầu điện trường trong mẫu đều và bằng U0/LU_0/L. Vì lý do nào đó, trong lớp mỏng ABAB của mẫu, trường EE hóa ra lớn hơn một chút so với phần còn lại của thể tích mẫu (hình 4). Khi đó tốc độ trôi của các electron u=j/enu = j/en bên trong lớp ABAB hóa ra nhỏ hơn bên ngoài. Do đó, nhiều electron sẽ chảy đến ranh giới AA hơn là bay ra khỏi ranh giới đó và tại ranh giới BB sẽ có một dòng electron dương. Do đó, một điện trường bổ sung sẽ xuất hiện trong lớp ABAB, hướng cùng hướng với lớp ban đầu. Tăng

Tờ 9

tr. 7Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

7

Trường giảm sẽ dẫn đến thực tế là tốc độ hiệu dụng của electron bên trong lớp sẽ giảm hơn nữa và trường ở đó sẽ còn tăng hơn nữa.

Do đó, sự phân bố đồng đều của điện trường trong phần tới j(E)j(E) là không thể: mọi sự không đồng nhất EE dù yếu đến đâu vô tình xuất hiện trong mẫu cũng không giải quyết được mà ngày càng lớn lên. Kết quả là hình thành một vùng hẹp (kích thước δ\delta) của trường mạnh, được gọi là miền điện. Trong trường hợp này, vì điện áp U0U_0 trên mẫu được chỉ định, tức là.

E2δ+E1(L−δ)=U0=const,E_2\delta + E_1(L-\delta) = U_0 = \text{const},

sự gia tăng trường E2E_2 trong miền điện trở bằng cách giảm trường E1E_1 bên ngoài miền đó. Sẽ đến lúc E1<EaE_1 < E_a và E2>EbE_2 > E_b (xem hình 3). Tốc độ hoạt động bên trong miền bắt đầu giảm và tốc độ bên trong bắt đầu tăng. Sự tăng trưởng của trường E2E_2 trong miền sẽ dừng khi các tỷ lệ này trở nên bằng nhau và mật độ hiện tại trong miền và trong mẫu trở nên giống nhau:

j(E1)=j(E2)=j0.j(E_1) = j(E_2) = j_0.

Từ hai đẳng thức cuối cùng, ta suy ra rằng mật độ dòng điện j0j_0 được thiết lập trong mẫu phụ thuộc vào độ dày của miền δ\delta.

Thông thường, một miền phát sinh gần cực dương (do sự nóng chảy của các tiếp điểm nên có sự không đồng nhất lớn ở đây) và bị dòng điện bên trong mang đi, bắt đầu di chuyển về phía cực dương với tốc độ u0=j0/enu_0 = j_0/en. Khi nó di chuyển dọc theo mẫu, kích thước của nó không thay đổi, điều đó có nghĩa là dòng điện j0j_0 cũng không thay đổi. Gần cực dương, miền bắt đầu biến mất, độ dày của nó giảm và dòng điện trong mẫu tăng lên. Tuy nhiên, trường E1E_1 bên ngoài miền tạm thời được tăng lên. Càng sớm càng

E1E_1 đạt giá trị EaE_a, tại đó một miền mới được sinh ra, dòng điện bắt đầu giảm và quá trình cổ tử cung này được lặp lại (hình 5). Chu kì của dòng điện bóng đèn trong mẫu là T0=L/u0T_0 = L/u_0.

Vì vậy, bằng cách đặt một điện áp không đổi U0U_0 vào chất bán dẫn, chúng ta thu được dòng điện xoay chiều có tần số f=1/T0=u0/Lf = 1/T_0 = u_0/L. Điều này hoàn toàn khác với định luật Ohm. Trong arsenua galley (GaAs) u0≈105u_0 \approx 10^5 m/s. Sử dụng các mẫu nhỏ có chiều dài từ một đến stapicron, có thể thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều trong phạm vi f∼109−1011f \sim 10^9 - 10^{11} Hz. Hầu hết các máy phát tần số siêu cao (vi sóng) hiện đại đều hoạt động dựa trên hiệu ứng Gunn. Ví dụ, những thiết bị này được sử dụng để xác định tốc độ không đổi của chuyển động tự động và trong việc phát sóng truyền hình qua các vệ tinh nhân tạo của Trái đất.

Vi phạm định luật Ohm

ở dòng điện cao

Cho đến nay, chúng ta xét chuyển động của các electron bên trong chỉ dưới tác dụng của điện trường. Tuy nhiên, người ta biết rằng dòng điện chạy qua dây dẫn là nguồn tạo ra từ trường. một từ trường sẽ xuất hiện không chỉ ở bên ngoài mà còn ở bên trong dây dẫn. Ví dụ, ở gần bề mặt của một sợi dây thẳng có đường kính d=1d = 1 mm với dòng điện I=10I = 10 A, một từ trường B=4μ0I/d≈0,012B = 4\mu_0I/d \approx 0,012 T sẽ xuất hiện (μ0=4⋅10−7\mu_0 = 4 \cdot 10^{-7} B·s/(A·m) – hằng số từ). Từ trường của dòng điện có thể vi phạm định luật Ohm.

Một electron chuyển động trong từ trường chịu tác dụng của lực Lorentz,

Tờ 10

tr. 8Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

8

Hình 6.
uốn cong quỹ đạo của nó. Nếu cảm ứng trường B⃗\vec{B} vuông góc với tốc độ v⃗\vec{v} của electron thì quỹ đạo của electron sẽ là một đường tròn có bán kính r=m∗v/eBr=m^*v/eB. Nếu góc giữa các vectơ B⃗\vec{B} và v⃗\vec{v} bằng α\alpha thì electron sẽ chuyển động theo một đường xoắn ốc có đường kính là d=2(m∗v/eB)sin⁡αd=2(m^*v/eB)\sin \alpha, hát một vòng xoắn ốc trong thời gian T=2πm∗/eBT=2\pi m^*/eB.

Trong một dây dẫn, electron có thể chuyển động theo hình xoắn ốc nếu thời gian chạy tự do là τ≫T\tau \gg T (hình 6, a). Trong trường hợp này, đường kính của hình xoắn ốc d<vTd<vT nhỏ hơn nhiều lần so với khoảng cách l=vτl=v\tau mà electron sẽ trộn lẫn trong thời gian τ\tau khi không có từ trường (hình 6, b). Do đó, trong thời gian τ\tau, electron dường như bị khóa trong một ống có đường kính dd. Kết quả là điện trở của dây dẫn trong từ trường lớn hơn B=0B=0. Sự phụ thuộc của điện trở RR vào từ trường do dòng điện “riêng” tạo ra, do đó dẫn đến vi phạm định luật Ohm.

Nếu τ≪T\tau \ll T, thì giữa hai lần va chạm liên tiếp, chuyển động của electron khác một chút so với chuyển động thẳng (hình 6, s); Từ trường thực tế không nhỏ hơn điện trở của dây dẫn.

Cảm ứng từ trường B0B_0, từ đó ảnh hưởng của trường trở nên đáng kể, được tìm thấy từ

Hình 7.

điều kiện bằng nhau về chu kỳ quay của electron trong quỹ đạo tròn T=2πm∗/eB0T=2\pi m^*/eB_0 thời gian beta tự do τ:B0=2πm∗/eτ\tau: B_0=2\pi m^*/e\tau. Đối với GaAs m∗=0,06m^*=0,06 mem_e và τ∼10−13\tau \sim 10^{-13} s, vì vậy B0≈3B_0 \approx 3 T. Trên thực tế, không thể tạo ra một trường như vậy bằng cách cho dòng điện chạy qua chất bán dẫn. Ở dòng điện rất thấp, mẫu sẽ bị phá hủy. Một kim loại có độ dẫn điện rất cao có thể mang dòng điện lớn hơn nhiều. Ngoài ra, ở kim loại nguyên chất được làm lạnh đến nhiệt độ gel lỏng (khoảng 4 K), thời gian τ\tau có thể đạt giá trị ∼10−9\sim 10^{-9} s, dài hơn đáng kể so với trong chất bán dẫn. Do đó, trong kim loại, trường B0B_0 nhỏ - khoảng 0,01 T. Đây là một ví dụ về loại trường xảy ra trong một dây dẫn có đường kính 1 mm ở dòng điện 10 A.

hình 7 cho thấy sự phụ thuộc thực nghiệm thu được của điện trở RR của một dây dẫn kim loại vào giá trị hiện tại II ở nhiệt độ gel. Có thể thấy khi dòng điện tăng thì điện trở tăng lên nhiều lần. Điện trường trong thí nghiệm này nhỏ hơn 10210^2 V/m, nhỏ hơn nhiều so với các trường EE trong đó người ta quan sát thấy những sai lệch so với định luật Ohm trong chất bán dẫn. Do đó, ảnh hưởng của từ trường của dòng điện lên điện trở trong trường hợp này là nguyên nhân chính dẫn đến vi phạm định luật Ohm.


Chúng ta đã xem xét các nguyên tắc vật lý có thể dẫn đến sự vi phạm định luật Ohm ở chất dẫn điện. Đồng thời, những hiệu ứng quan trọng nhất không đạt được ở các vật dẫn nằm trong điện trường và từ trường xen kẽ cũng không được đề cập… Nhưng “không ai có thể chấp nhận được sự bao la”.

Tờ 13

tr. 11Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

11

Nút thắt xuất hiện trong thời kỳ lịch sử - cùng với những sợi dây và sợi dây đầu tiên. Hoặc thậm chí có thể sớm hơn: dây leo dễ bị thắt nút. Các kỹ năng thực tế trong việc xử lý các nút thắt đã đi sâu vào lịch sử - chúng được sử dụng bởi các thủy thủ, thợ dệt và thợ xây dựng đầu tiên. Nhưng các nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu một cách có hệ thống các nút thắt đường tương đối gần đây: vào cuối thế kỷ này. Rõ ràng, khuôn khổ cứng nhắc của hình học truyền thống đã quá thử thách đối với những vật thể mỏng và dẻo này. Lý thuyết về các nút thắt bắt đầu được phát triển thành công chỉ cùng với thần học - khoa học về những đặc tính sâu sắc nhất của các hình và sự sắp xếp của chúng - chiếm một vị trí khiêm tốn nhưng xứng đáng trong đó. Khiêm tốn - trong thời điểm hiện tại.

Trong những năm gần đây, lý thuyết nút thắt đã không còn bị rò rỉ chỉ trong một số ít chuyên ngành và bất ngờ trở thành một trong những sở thích thời thượng nhất của các nhà toán học, nhà vật lý (cả “cổ điển” và “lượng tử”) và thậm chí cả các nhà di truyền học.

Nhưng nhiều hơn về điều đó một lát sau. Bây giờ, chúng ta hãy xem xét các nút từ quan điểm của một nhà toán học và đặt câu hỏi tự nhiên nhất:

Có nút thắt nào có thể được gỡ rối?

Ví dụ: có thể gỡ các nút thắt như ở hình 1 không? Người đọc nhìn vào nút thắt Y1Y_1 có thể thấy nó dễ dàng duỗi thẳng thành hình tròn. Cách gỡ nút thắt Y2Y_2, Y3Y_3, Y4Y_4, Y5Y_5 không hiển thị ngay lập tức;

Hình 1. Ví dụ về sơ đồ nút thắt: Y1Y_1 - nút thắt tầm thường (tức là tháo thành vòng tròn); Y2Y_2 - hình tám nút thắt; Y3Y_3 — nút bảng 818_1; Y4Y_4 - ? Y5Y_5 — nút bảng 8118_{11}; Y6Y_6 là hình ảnh nút không hợp lệ (không phải sơ đồ).

Tờ 14

tr. 12Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

12

trực giác gợi ý rằng không thể gỡ nút thắt Y2Y_2 mà không làm đứt nó. Nút Y6Y_6 rất khó hiểu: không thể đi từ hình vì nút này nằm trong không gian.

Để chuyển từ cuộc thảo luận vật lý về các nút sang cuộc trò chuyện toán học phía máy chủ, cần có các định nghĩa chính xác. Hãy bắt đầu với định nghĩa: một nút là một đường đứt đoạn được kết nối (tức là bao gồm một phần), khép kín, định hướng (tức là được trang bị hướng đi ngang) trong không gian. Các nút được mô tả bằng các bản vẽ phẳng theo cách đặc biệt - dưới dạng sơ đồ. Sơ đồ còn gọi là hình chiếu của một nút lên một mặt phẳng, trong đó đường cong chỉ giao nhau tại hai điểm cách ly và có một khoảng trống

Hình 2. Tính chất cơ bản và sự tương đương của nút thắt: a) Thay nối AB bằng đoạn thẳng đứt đôi ACB (và ngược lại), với điều kiện tam giác ABC không có điểm chung với nút thắt (tất nhiên, ngoại trừ các điểm thuộc đoạn AB); b) phá hủy vòng lặp bằng cách sử dụng một dây dẫn cơ bản; c) căn chỉnh lại toàn bộ phần của nút ACDEB về vị trí AC’D’E’B bằng cách sử dụng một chuỗi sáu đạo trình cơ bản.

Trong phép chiếu, nó chỉ ra nhánh nào trong hai nhánh đi qua bên dưới. Trên hình 1 chỉ có năm sơ đồ thực: hình chiếu của nút Y6Y_6 không phải là sơ đồ - nó có điểm ba (A), một điểm không có khoảng trắng ở nhánh dưới (B) và toàn bộ phần gồm các điểm kép (không bị cô lập) (C). Ở đây chúng tôi chỉ xem xét các nút được định hướng và chỉ ra hướng truyền tải bằng một mũi tên trên sơ đồ. (Trong sơ đồ, cùng với đường nét đứt, có một đường viền rộng của một đường cong mượt mà, vì mục đích thẩm mỹ.)

Hai nút thắt được coi là tương đương (tức là giống hệt nhau) nếu bằng cách lướt, kéo giãn, di chuyển một nút thắt trong không gian (không làm đứt hoặc dán) có thể biến đổi thành nút thắt khác *). Do đó, nút Y1Y_1 biến thành một nút tầm thường, tức là thành một vòng tròn thông thường (hình 3). Trong số các nút thắt hình 1 còn có một nút thắt tầm thường khác (cố đoán xem là nút nào), nhưng không dễ gỡ rối như nút thắt Y1Y_1.

Đoán xem đây là loại nút nào? Đúng vậy: nút Y4Y_4 cũng tầm thường. Nhưng một người có trí tưởng tượng không gian bình thường thường không làm sáng tỏ nó ngay lập tức mà chỉ sử dụng bút chì, giấy và tẩy (hoặc bảng đen và phấn).

Bài tập 1. Vẽ quá trình tháo nút thắt Y4Y_4.

Bây giờ là lúc đặt ra những câu hỏi chung.

  1. Làm sáng tỏ vấn đề. Tìm một thuật toán có thể cho biết từ bất kỳ sơ đồ nút nào xem nút đó có tầm thường hay không.

Câu hỏi này là một trường hợp đặc biệt của một câu hỏi tổng quát hơn.

  1. Vấn đề so sánh. Tìm một thuật toán có thể cho biết từ bất kỳ cặp sơ đồ nào chúng có tương đương hay không. (Bài toán giải rối là khoảng cách so sánh với một nút thắt tầm thường.)

*) Một định nghĩa lớn, chính xác: hai nút tương đương nhau nếu một nút có thể đi từ nút này sang nút kia dọc theo một chuỗi hữu hạn các liên kết cơ bản (thay thế một liên kết của một đường đứt bằng một đường đứt hai sợi và quay lại - xem hình 2).

Tờ 15

không đánh sốChép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

Hình 3. Quá trình tháo nút thắt Y1Y_1: a) trượt cành này sang cành khác; b) ném cành cây qua một điểm kép; c) một phiếu khác; e) thắt chặt vòng lặp; e) tháo hai vòng.

Làm thế nào để bắt đầu giải quyết những vấn đề này?
Họ sẽ giúp chúng tôi việc này

Hoạt động của Reidemeister

Hãy phân tích cách chúng tôi quyết định bài toán tháo nút thắt Y1Y_1. Từ hình 3 có thể thấy rằng trong quá trình tháo nút, về cơ bản hình thức của nút chỉ thay đổi tại những thời điểm khi số lượng hoặc tính chất sắp xếp của các điểm kép thay đổi. Điểm kép có thể biến mất khi chúng ta tháo vòng lặp nhỏ (hình 3, δ\delta), một cặp chấm kép liền kề có thể biến mất khi một cung trượt vào một cung khác (hình 3, aa), cuối cùng, một cặp dấu chấm kép có thể nhảy qua dấu chấm thứ ba (hình 3, δ\delta). Tình hình trước hoạt động này trên hình 3 được đánh dấu bằng vòng tròn màu vàng; cả ba loại hoạt động được sao chép riêng biệt trên hình 4. Có một cái tên đặc biệt dành cho chúng - phép toán Reidemeister, được đặt theo tên của nhà toán học người Đức, người đã cô lập chúng và ở tuổi thiếu niên đã chứng minh được điều sau.

Định lý: Hai nút tương đương khi và chỉ khi một nút có thể đi từ sơ đồ của nút này sang sơ đồ của nút khác bằng cách sử dụng đồng

Hình 4. Hoạt động của Reidemeister: Ω1±\Omega_1^{\pm} - tháo (và xoắn) các vòng; Ω2±\Omega_2^{\pm} - cành này trượt khỏi cành khác và cành này chồng lên cành khác; Ω3\Omega_3 - chuyển nhánh qua điểm kép. Các phép toán được đặt phẳng làm giảm số lượng điểm kép (và do đó đơn giản hóa sơ đồ nút); các hoạt động được đặt với dấu trừ sẽ tăng con số này; thao tác Ω3\Omega_3 không thay đổi số điểm kép.

Tờ 16

tr. 14Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

14

một số lượng hoạt động hạn chế Ω1±,Ω2±,Ω3\Omega_1^{\pm}, \Omega_2^{\pm}, \Omega_3.

Định lý Reidemeister mở rộng sự tương đương không gian khó khăn bài toán của hai nút thắt với “phẳng” đơn giản hơn bài toán về việc chuyển đổi một sơ đồ nút này sang một sơ đồ nút khác bằng cách sử dụng ba phép toán nổi tiếng Ω1±,Ω2±,Ω3\Omega_1^{\pm}, \Omega_2^{\pm}, \Omega_3 (xem hình 4). Chúng ta sẽ không tiến hành chứng minh khá thú vị về định lý này* ở đây.

Bài tập
2. Tháo nút thắt Y1Y_1, chỉ sử dụng các thao tác Ω1+\Omega_1^{+} và Ω2+\Omega_2^{+}.
3. Chứng minh rằng các thao tác Ω1+\Omega_1^{+} và Ω2+\Omega_2^{+} không thể áp dụng cho nút Y2Y_2.

Bài tập lời giải 2 và 3 thành công sẽ luôn tìm được bài toán giải vướng mắc lời giải. Chỉ sử dụng thao tác Reidemeister Ω1+,Ω2+\Omega_1^{+}, \Omega_2^{+}, giúp giảm số điểm kép, chúng tôi sẽ khâu sơ đồ một cách có hệ thống cho đến khi nút thắt được tháo ra. Nếu không áp dụng được các thao tác thì nút thắt không thể được gỡ rối.

Than ôi! Ý tưởng này là thiếu sót:

Bài tập 4: Chứng minh rằng các phép toán Ω1+,Ω2+\Omega_1^{+}, \Omega_2^{+} không được áp dụng cho nút (tầm thường!) Y4Y_4.

Chúng ta đã đến ngõ cụt. Để gỡ nút thắt, đôi khi cần phải tăng số lượng điểm đôi trước, sau đó mới gỡ sơ đồ nút thắt. Và vấn đề là không biết trước con số này cần phải tăng lên bao nhiêu - không có thuật toán nào ở đây. Xét cho cùng, một nỗ lực có hệ thống để gỡ nút thắt bằng thao tác Reidemeister không dẫn đến thành công chẳng chứng minh được điều gì: có lẽ nút thắt không thể được gỡ rối không phải vì nó không tầm thường mà vì chúng ta đã không tăng đủ số điểm kép.

Cách tiếp cận hình học ngây thơ của chúng tôi đã kết thúc trong thất bại hoàn toàn. Rốt cuộc, hiện tại chúng tôi không có bằng chứng về một nút nào đó không tầm thường! Có lẽ tất cả các nút thắt đang được tháo gỡ? Chúng ta cần những ý tưởng khác.

*) Nó bao gồm một phân tích cẩn thận về những gì xảy ra trên hình chiếu (sơ đồ) của một nút khi một dịch chuyển cơ bản được thực hiện (trong không gian). Đồng thời, các phương án khả thi sẽ được sắp xếp bằng cách sử dụng ý tưởng “chuyển động nhỏ”.

Hình 5. Ví dụ về độ lệch: Ω1\Omega_1 - đúng, độ lệch đơn giản nhất của hai vòng tròn; Ω2\Omega_2 - Colccia Borromo; Ω3\Omega_3 - vosmera xuyên qua; Ω4\Omega_4 - tín dụng tương đương với Borromo colccia (kiểm tra!); Ω5\Omega_5 - dây chuyền, màu xanh lá cây có hình cây ba lá; Ω6\Omega_6 là một chuỗi không ổn định (nó sẽ đứt ra nếu nhánh dưới và nhánh trên đặt vào vị trí tại điểm A).

Những người tham gia có kinh nghiệm về tối ưu hóa toán học sẽ đề xuất hướng tìm kiếm. Cần tìm

Bất biến chống làm sáng tỏ

Nó có nghĩa là gì? Cần phải liên kết với mỗi sơ đồ nút thắt một số đối tượng đại số - một bất biến - để các sơ đồ nút thắt tương đương có cùng các bất biến. Sau đó, nếu các bất biến của các nút khác nhau thì các nút này không thể tương đương. Nếu một nút có một bất biến không bằng bất biến của nút tầm thường thì nút đó không thể tầm thường. bất biến

Tờ 17

tr. 15Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

15

như thể đang “ngăn chặn” nút thắt bị bung ra. Trong mọi trường hợp, bất biến cung cấp bằng chứng về tính không tầm thường của một nút nhất định*).

Vì vậy, nếu bất biến là khác nhau thì các nút cũng khác nhau. Nếu điều ngược lại cũng đúng (sự trùng hợp của các bất biến hàm ý sự tương đương của các nút), thì bất biến đó được gọi là hoàn chỉnh. Đối với một bài toán phức tạp như so sánh nút, không có bất biến hoàn chỉnh đơn giản nào được biết đến. Tuy nhiên, tôi muốn tính bất biến khá tinh tế, nghĩa là cho phép người ta phân biệt, nếu không phải tất cả, thì nhiều nút.

Làm thế nào để tìm thấy một bất biến như vậy? Để làm được điều này, chúng ta sẽ phải mở rộng phần nào lớp đối tượng đang được xem xét: nghiên cứu không chỉ các nút mà còn cả các khái niệm tổng quát hơn -

Véo

Sự phân chia là một tập hợp hữu hạn các đường đứt nét định hướng rời rạc khép kín trong không gian (hình 5). Nút thắt là trường hợp đặc biệt của một câu thần chú (một tập hợp gồm một đường đứt nét). Sự tương đương của các khiếu nại được xác định theo cách tương tự như các nút.

Sự hiện diện của một số đường gãy dẫn đến các hiệu ứng thắt nút mới về cơ bản. Ví dụ: hai vòng tròn (nút ba) có thể tạo thành một cặp không chia sẻ (3₁). Thú vị hơn nữa là chuỗi thư Borromean (3₂) - ba vòng tròn, được mở thành từng cặp, nhưng không thể gỡ rối cùng nhau. Tuần tự hát các vòng tròn nhỏ, bạn có thể tạo thành chuỗi dài và thậm chí thắt nút chúng (3₅). Chuỗi vòng lặp phức tạp hơn (3₆) cũng rất thú vị: nếu bạn mở “khóa bên trái” (tức là thay đổi điểm kép ngoài cùng bên trái thành điểm đối diện), thì chuỗi sẽ được phân bổ tuần tự từ trái sang phải. Hiệu ứng này phần nào gợi nhớ đến việc chạy “mũi tên” trên những chiếc tất nylon hoặc “sự cởi trói” của một chiếc áo len len.

*) Trong «Kvant» một bất biến tương tự đã được mô tả (xem bài viết của O. Ya. Viro “Nút thắt màu”, «Kvant», 1981, số 3).

Bài tập 5 (dành cho nữ). Vẽ cách móc các sợi chỉ trên và dưới khi may trên máy may.

Nhưng ở đây chúng ta sẽ không giải quyết các trò chơi hình học có liên kết mà sẽ chuyển thẳng sang việc xây dựng bất biến của chúng ta. Nó được gọi là

đa thức lồi

được đặt theo tên nhà toán học người Anh J. Conwell. Tuy nhiên, trong tài liệu khoa học, đa thức này thường được gọi là đa thức Alexander-Convel. J. Alexander, một nhà tôpô xuất sắc người Mỹ, đã nghĩ ra đa thức của mình trước Convel, vào năm 1933 (đa thức Convel khác với đa thức Alexander ở chỗ thay đổi đơn giản các biến), nhưng thiết kế của ông rất đẹp! - còn xa tiểu học. Tất nhiên, công lao của Convel không nằm ở khả năng thay thế các biến, mà ở việc xây dựng tiên đề cơ bản hoàn hảo của đa thức. Tôi mô tả cách xây dựng này bên dưới, chỉ giữ lại tên của đa thức J. Convel, một trong những nhà toán học sáng giá và linh hoạt nhất thế kỷ 20, người tạo ra trò chơi “Cuộc sống” (xem «Kvant», 1974, Số 9), những con số ma quái (xem Lượng tử, 1979, Số 11), một số con quái vật lẻ tẻ (xem «Kvant», 1987, Số 2) và nhiều điều rắc rối khác.

Convely đi đến ý tưởng rằng mỗi sơ đồ của một nút hoặc liên kết L được liên kết với một đa thức (đa thức) trong biến x với các hệ số nguyên. Đa thức này được ký hiệu là P_L(x). Trong trường hợp này, ba tiên đề phải được đáp ứng:

I. Sơ đồ tương đương L và L’ tương ứng với cùng một đa thức:

PL(x)=PL(x).P_L(x) = P_L(x).

II. Nút ba tương ứng với một đa thức (độ 0), khác 1:

P0(x)=1.P_0(x) = 1.

III. Ba liên kết L⁺, L⁻, L⁰, giống nhau ở mọi nơi ngoại trừ một vòng tròn nhỏ, nơi chúng trông giống như được hiển thị trong hình 6,

Tờ 18

tr. 16Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

16

Hình 6. Quan hệ cơ bản (tiên đề III) của đa thức Convel.

trả lời mối quan hệ liên quan đến đa thức

PL+(x)−PL−(x)=x⋅PL0(x)P_{L^+}(x) - P_{L^-}(x) = x \cdot P_{L^0}(x)

Chúng ta sẽ không thảo luận lý do tại sao đối với mỗi LL đa thức PL(x)P_{L}(x) tồn tại và được xác định duy nhất bởi các tiên đề này, nhưng chúng ta sẽ tìm hiểu, dựa trên các tiên đề, để tính đa thức này.

Chúng ta hãy nhìn vào hình 7,a. Nó hiển thị sơ đồ (được gắn nhãn L+L^+) của một nút thắt tầm thường có một điểm kép. Từ tiên đề I và II suy ra đa thức PL+(x)P_{L^+}(x) bằng 1. Nếu chúng ta thay điểm kép của sơ đồ L+L^+ bằng điểm đối diện, rồi hủy điểm kép (theo Tiên đề III), thì chúng ta thu được một sơ đồ khác của nút tầm thường L−L^- và một cặp đường tròn không liên kết L0L^0. Áp dụng quan hệ III, ta thu được

PL+(x)−PL−(x)=x⋅PL0(x),P_{L^+}(x) - P_{L^-}(x) = x \cdot P_{L^0}(x),

tức là 1−1=x⋅PL0(x)1 - 1 = x \cdot P_{L^0}(x), từ đó PL0(x)=0P_{L^0}(x) = 0, tức là một cặp đường tròn không liên kết có đa thức Convel bằng 0.

Bây giờ hãy tính đa thức Convel của một cặp đường tròn liên kết. Về vấn đề thay thế: vì chúng ta đang xem xét các đường định hướng, các cặp như vậy có hai loại: phải và trái. Để giải thích sự khác biệt giữa chúng, hãy coi một trong các vòng tròn là vòng tròn đầu tiên và vòng tròn còn lại là vòng tròn thứ hai. Đường thẳng xuyên qua mặt phẳng của đường tròn thứ nhất bên trong đường tròn này được định hướng theo quy tắc gimlet “đảo ngược”; nếu vòng tròn thứ hai có hướng chính xác như vậy, chúng ta coi cặp liên kết là bên trái, nếu không thì - bên phải (hình 8).

Hình 7. Đa thức lồi: a) cho một cặp đường tròn không liên kết L0(PL0(x)=0)L^0(P_{L^0}(x) = 0); b) đối với một cặp (xem hình 8) vòng tròn được liên kết L+(PL+(x)=x)L^+(P_{L^+}(x) = x); c) đối với nút ba lá L+(PL+(x)=x2+1)L^+(P_{L^+}(x) = x^2 + 1); d) hình tám nút thắt L+L^+; e) xỏ hình số tám để đính hôn; f) đối với các biến thể khác của hình số 8 bị thủng.

Tờ 20

tr. 18Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

18

  1. Chứng tỏ rằng đa thức Conway không phải là một bất biến hoàn chỉnh, tức là chứng tỏ rằng có các nút khác nhau có cùng đa thức Conway.

Gợi ý. Ví dụ đơn giản nhất là hình cây ba lá và hình ảnh phản chiếu của nó. Để chứng minh chúng không tương đương, bạn cần lập mô hình đa thức Conway, thay thế bằng đa thức Jones, được định nghĩa giống như đa thức Conway, chỉ có Tiên đề III thay đổi:

III′⋅1xPL+−xPL−=1+xxPL0.\text{III}' \cdot \frac{1}{\sqrt{x}} P_{L^+} - \sqrt{x} P_{L^-} = \frac{1 + \sqrt{x}}{\sqrt{x}} P_{L^0}.

Hãy tóm tắt lại

Hơn nữa, số lượng phép tính cần thiết được thực hiện cho thấy đa thức Conway là một công cụ khá tinh tế cho phép bạn phân biệt giữa các nút và liên kết cũng như thiết lập các thuộc tính không tầm thường của chúng. Ví dụ, bằng cách tính toán các đa thức của vòng trefoil, vosperka và Borromean (và đảm bảo rằng các đa thức này không bằng 0 hoặc 1), chúng ta đã chứng minh được rằng chúng không thể được gỡ rối. Hoặc, bằng cách tính các đa thức tương ứng, chúng ta đã chứng minh được rằng các liên kết trong Hình 7,δ,e không tương đương, điều này thực sự không rõ ràng lắm.

Tất nhiên, những bằng chứng này chỉ có giá trị nếu thực tế về sự tồn tại và tính duy nhất của đa thức Conway cho mỗi nút (và liên kết) đã được thiết lập. Xét cho cùng, việc xây dựng các tiên đề đơn giản không đảm bảo sự tồn tại của một đối tượng thỏa mãn các tiên đề này (nếu các tiên đề mâu thuẫn nhau thì sao!). Làm thế nào tôi có thể nhận được sự đảm bảo như vậy? Chỉ bằng cách chứng minh sự tồn tại và duy nhất của đa thức Conway. Nhưng bằng chứng cơ bản về sự thật này mà tôi biết thì rất phức tạp và nó sẽ không được đưa ra ở đây.

Và cuối cùng, một câu hỏi cuối cùng:

Vậy chúng ta nên làm gì?

Tôi hy vọng người đọc sẽ thích những công trình rõ ràng và trang nhã được mô tả ở trên. Phải nói rằng trong toán học hiện đại hiếm khi có những lĩnh vực phát triển chuyên sâu mà học sinh có thể được dạy bất cứ điều gì về bản chất. Theo quy luật, toán học sống mô tả một khối lượng kiến ​​​​thức khổng lồ vượt xa phạm vi chương trình giảng dạy của trường (và thậm chí cả trung đội). Ở đây mọi thứ gần như cơ bản, mặc dù khá mới (ví dụ, việc xây dựng đa thức Conway có từ những năm 70). Nhưng chúng ta không nên tự lừa dối mình. Những gì chúng tôi mô tả ở trên, mặc dù có sức hấp dẫn, nhưng không thể khơi dậy sự quan tâm ngày càng tăng đối với lý thuyết về nút thắt, điều mà tôi đã nói ở đầu bài viết.

Vấn đề ở đây là khác nhau. Thứ nhất, trong mối liên hệ sâu sắc được nhà toán học người Anh W. Jones tìm ra giữa đa thức nút, vật lý thống kê (cụ thể hơn là cái gọi là “mô hình Potts” cho băng) và vật lý lượng tử (cái gọi là “nhóm lượng tử”). Thứ hai, về sự xuất hiện của các nút thắt trong sinh học phân tử (nút thắt của các phân tử DNA dạng vòng *)). Và thứ ba, trong lời giải các bài toán cơ bản gần đây của lý thuyết nút thắt (các bài toán so sánh và giải vướng víu), dựa trên công trình hình học sâu sắc của các nhà toán học người Đức W. Haken và G. Waldhausen.

Hiện nay, trong tài liệu toán học đã có mô tả các thuật toán so sánh và giải quyết các nút thắt. Tuy nhiên, các thuật toán này vẫn còn quá phức tạp để thực hiện trên máy tính. Ngoài ra còn có một bất biến hoàn chỉnh cho các nút thắt, được phát minh bởi nhà toán học Liên Xô S.V. Matveev. Nhưng tính toán thực tế của nó cũng không thể tiếp cận được với máy tính. Công việc theo những hướng này vẫn tiếp tục.

*) Thông tin chi tiết có thể tìm thấy trong cuốn sách thay thế của M.D. Frank-Kamenetsky “Phân tử quan trọng nhất” (bộ “Vibloteka «Kvant»”, M., Nauka, 1983). Tác giả của nó đã lầm tưởng rằng đa thức Alexander là một bất biến hoàn toàn của một nút thắt (xem trang 109 của cuốn sách này). Tuy nhiên, ở chỗ khác tác giả nói rằng ông không phải là nhà toán học (tr. 106).

Tờ 21

tr. 19Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

19

SỰ CHUYỂN ĐỔI CỦA BAKER

Ứng viên Khoa học Vật lý và Toán học
V. A. CHULAEVSKY

Nếu chúng ta phải nghe những từ “xác suất”, “ngẫu nhiên”, thì xin vui lòng, chúng ta thường nhớ đến trò chơi lật bài, ném xúc xắc hoặc xáo bài. Và bản thân thuật ngữ “cờ bạc” bắt nguồn từ từ tiếng Pháp hasard, có nghĩa là “trường hợp”. Những nỗ lực tìm kiếm các cơ chế ẩn giấu để kiểm soát tình hình đã được thực hiện mọi lúc. Tuy nhiên, như một quy luật, họ đã kết thúc một cách buồn bã - hãy nhớ đến Hermann của Pushchin! Và có điểm chung nào giữa sự tiền định hoàn toàn (“ba, bảy, át”) và sự ngẫu nhiên không? Đừng vội với đáp số mà bây giờ hãy… nấu ăn.

Bài toán về bánh không muối. Vì vậy, hãy nướng một chiếc bánh. Hãy mở sách dạy nấu ăn và chọn một công thức phù hợp với sở thích của bạn. Chúng ta thay bột, đợi cho đến khi bột nổi lên rồi dùng cán cán thành hình vuông. Hãy bắt đầu với phần nhân… Đợi đã, chúng ta không thêm muối vào bột. Chà, chúng ta hãy cố gắng sửa chữa sai lầm của mình: lấy một thìa cà phê muối và… Ôi, thật cẩu thả! Tất cả muối được đổ vào góc của chiếc bánh tương lai (hình 1). Nhưng điều này không nên làm chúng ta bối rối (vì thực tế là “hình vuông” trong bản vẽ của chúng ta “trông” giống như một góc vuông). Kinh nghiệm của những người thợ làm bánh đã giúp ích: chúng ta kéo giãn hình vuông hai lần theo chiều ngang, chế độ làm đôi theo chiều dọc và một lần nữa tạo thành hình vuông như trong hình 2.

Những gì chúng ta đã làm với hình vuông đôi khi được gọi là phép biến đổi của thợ làm bánh. Bất kỳ bà nội trợ nào cũng biết rằng bằng cách này bạn có thể làm cho bột rất đồng nhất. Nhưng bạn nghĩ thủ tục này cần phải được lặp lại bao nhiêu lần để muối đổ vào góc được phân bổ gần như bằng nhau cho tất cả các miếng của chiếc bánh tương lai - hai? Mười? một trăm? một ngàn?

Hình học biến đổi Baker. Hãy chia hình vuông làm đôi theo chiều dọc. Hãy chơi trò chơi sau: chúng ta chọn một điểm trong hình vuông và nếu sau khi người thợ làm bánh biến đổi, điểm đó nằm ở nửa bên trái của hình vuông thì chúng ta thắng, nếu không thì chúng ta thua.

“Một trò chơi dành cho trẻ mẫu giáo,” bạn nói. — Rõ ràng là điểm phải được chọn trên hai sọc dọc được tô màu ở hình 2, a.

Phải. Chúng ta sẽ phải phức tạp hóa luật chơi; Sau khi chọn một điểm, chúng tôi lặp lại phép biến đổi của thợ làm bánh 10 lần và chỉ sau đó chúng tôi mới xem nó rơi vào nửa hình vuông nào. Bây giờ cột chiến lược chiến thắng không hiển thị. Để tìm một tập hợp các điểm cho một n tùy ý mà sau khi áp dụng phép biến đổi baker n lần, kết thúc ở nửa bên trái của hình vuông, thật thuận tiện khi theo dõi chuyển động của điểm dưới tác dụng của nghịch đảo

Tờ 22

tr. 20Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

20

Hình 3

sự biến đổi của người thợ làm bánh, tức là sự biến đổi của người thợ làm bánh được thực hiện theo cách tượng hình. Nó trông như thế nào được hiển thị trong hình 3. Áp dụng điều này sau khi lặp lại phép biến đổi của thợ làm bánh nn lần. Và mặc dù tập hợp “chiến thắng” được chỉ định rõ ràng, nhưng vẫn đáng mắc sai lầm khi xác định hoành độ của điểm trên 2−n−12^{-n-1} (và giá trị này khá cao).

biến đổi nhiều lần liên tiếp thành một hình vuông duy nhất, nửa bên trái được tô bóng, ta được dãy hình như ở hình 4. Ở bước nn-th, tất cả các sọc dọc có chiều rộng 2−n−12^{-n-1} với số lẻ nếu đếm từ trái sang phải sẽ bị tô bóng. Chính những điểm này sẽ đi về nửa bên trái của hình vuông

Hình 4.

20

Tờ 23

tr. 21Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

21

nhưng nhỏ ngay cả đối với các giá trị nhỏ của n) và chúng tôi đã thua. Việc xuất hiện dù chỉ một lỗi nhỏ cũng khiến trò chơi rất giống trò tung bài: xét cho cùng, set thắng luôn có diện tích là 1/2 nên nếu chọn ngẫu nhiên một điểm thì xác suất thắng cũng là 1/2.

Sự biến đổi. Chúng ta đã quên rằng sẽ có một chiếc bánh hỏng trong bếp. Tuy nhiên, thời gian đã không bị lãng phí. Bây giờ chúng tôi biết rằng việc khắc phục vấn đề không hề khó khăn. Chỉ cần lặp lại quá trình biến đổi của người làm bánh 15-20 lần là đủ, bột sẽ được muối gần như đều. Hãy cùng theo dõi sự tiến hóa của phần muối tròn của chiếc bánh - hình 5. Bạn có thể bắt đầu không chỉ với hình vuông mà còn với bất kỳ hình dạng nào. Trong mọi trường hợp, sau một số lần lặp lại nhỏ, hình ảnh của hình này sẽ được “bôi” đều trên hình vuông. Chính xác hơn, nó có thể được xây dựng như thế này. Chúng ta hãy biểu thị phép biến đổi của thợ làm bánh bằng T,

Tờ 24

tr. 22Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

22

và các đường dẫn AA và BB là hai hình có diện tích khác 0 nằm bên trong hình vuông, ví dụ như hai đa giác. Sau đó, khi nn tăng lên, tỷ lệ diện tích (Tn(A)∩B)/(T^n(A) \cap B)/ so với diện tích (A)(A) có xu hướng bằng một phần diện tích của tập hợp BB so với diện tích của toàn bộ hình vuông. Điều này có nghĩa là đối với nn lớn, cơ hội nhận được từ AA đến BB trong nn bước dưới ảnh hưởng của TT trên thực tế không phụ thuộc vào AA, tức là vào vị trí ban đầu của điểm, nhưng tập hợp BB chỉ phụ thuộc vào khu vực.

Thuộc tính mà chúng ta đã hình thành được gọi là change. Nó có nghĩa là bất kỳ hình nào cũng trải đều trên hình vuông theo thời gian.

Một số công thức. Tôi muốn tìm hiểu cách mô tả sự biến đổi của người thợ làm bánh bằng các công thức. Việc giảm một nửa liên quan đến định nghĩa về phép biến đổi cho thấy rằng hệ thống số kép có thể hữu ích trong cách mô tả như vậy. Hãy nhớ rằng mỗi số α\alpha từ khoảng [0;1)[0;1) có thể được viết là 0,α1α2α3...0, \alpha_1 \alpha_2 \alpha_3..., trong đó mỗi αi\alpha_i bằng 0 hoặc 1. Ký hiệu này có nghĩa là α=α1/2+α2/22+α3/23+...\alpha = \alpha_1/2 + \alpha_2/2^2 + \alpha_3/2^3 +...; ví dụ: 1/2 có thể được viết trong hệ thống kép là 0,1 và 1/3 là 0,010101… Ý nghĩa hình học của ký hiệu như vậy như sau. Chia khoảng [0;1)[0;1) làm đôi. Nếu α1=0\alpha_1 = 0 thì số α\alpha nằm ở nửa bên trái của khoảng: [0;1/2)[0;1/2) và nếu α1=1\alpha_1 = 1 thì ở nửa bên phải: [1/2;1)[1/2;1). Đặt α1=0\alpha_1 = 0 để xác định. Sau đó, α2\alpha_2 cho biết nửa khoảng [0;1/2)[0;1/2) nằm α\alpha - ở bên trái (α2=0\alpha_2 = 0) hoặc ở bên phải (α2=1\alpha_2 = 1). Tất cả các chữ số nhập kép khác đều có ý nghĩa tương tự.

Bài tập

  1. Chứng minh rằng 1/3=0,0101011/3 = 0,010101…

Gợi ý: sử dụng công thức tính tổng của một cấp số nhân vô hạn: q+q2+q3+...=q/(1−q)q + q^2 + q^3 +... = q/(1-q).

  1. Viết 1/7 dưới dạng phân số kép.

  2. Viết 0,110110110… dưới dạng phân số khách quan.

Lấy điểm mm trong bình phương đơn vị K={(x;y):0⩽x<1,0⩽y<1}K = \{(x;y):0 \leqslant x < 1, 0 \leqslant y < 1\} có tọa độ (x;y)(x;y), viết dưới dạng kép: x=0,x1x2...,y=0,y1y2...x = 0, x_1 x_2..., y = 0, y_1 y_2.... Chúng ta hãy xem ký hiệu kép của tọa độ của điểm mm thay đổi như thế nào nếu áp dụng phép biến đổi của thợ làm bánh cho nó. Nếu x1=0x_1 = 0, tức là mm, nằm ở nửa bên trái của hình vuông thì trục hoành của nó sẽ tăng gấp đôi. Vì lý do này mà chúng tôi đã đặt trước ký hiệu kép của số thập phân: trong hệ thống số thập phân, việc nhân phân số với 10 rất đơn giản - chỉ cần di chuyển phân số tương ứng với dấu thập phân sang trái 1 vị trí và trong hệ thống số chính xác kép, phép nhân với 2 cũng hoạt động theo cách tương tự.

Vì vậy, trục hoành của điểm T(m)T(m) bằng 0, x2x3...x_2 x_3.... Nếu như x1=1x_1 = 1, thì ở giai đoạn đầu tiên của quá trình chuyển đổi thợ làm bánh (hình 2, b) điểm mm sẽ đi đến điểm abscissa 1,x2x3...1, x_2 x_3..., và sau khi cắt (hình 2, e) - di chuyển 1 sang trái, vì vậy trong trường hợp này trục hoành của điểm T(m)T(m) bằng 0, x2x3...x_2 x_3.... Bây giờ chúng ta hãy theo dõi sự thay đổi tọa độ của điểm mm. Ở giai đoạn đầu tiên, nó sẽ giảm đi một nửa: y→0,0y1y2...y \rightarrow 0,0 y_1 y_2..., và sau đó không thay đổi (tại x1=0x_1 = 0), hoặc sẽ tăng 1/2 (tại x1=1x_1 = 1). Điều này có nghĩa là chúng ta có thể viết tọa độ của điểm T(m)T(m) bằng 0, x1y1y2...x_1 y_1 y_2.... Để rõ ràng, hãy viết tọa độ của điểm mm trong một dòng như thế này:

m↔(…y3y2y1,x1x2x3...).m \leftrightarrow (\dots y_3 y_2 y_1, x_1 x_2 x_3...).

Tờ 25

không đánh sốChép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

Khi đó điểm T(m)T(m) sẽ được viết như sau:

T(m)↔(…y2y1x1,x2x3x4…).T(m) \leftrightarrow (\ldots y_2 y_1 x_1, x_2 x_3 x_4 \ldots).

Chúng ta thấy rằng ký hiệu kép về tọa độ của một điểm cho phép chúng ta biểu diễn phép biến đổi TT ở dạng rất đơn giản - như một sự dịch chuyển sang trái của một chuỗi vô hạn các số 0 và số một theo cả hai hướng:

T:(…z−1,z0z1z2…)↦(…z−1z0,z1z2…).T: (\ldots z_{-1}, z_0 z_1 z_2 \ldots) \mapsto (\ldots z_{-1} z_0, z_1 z_2 \ldots).

Trong ký hiệu này, các số znz_n có ý nghĩa hình học rõ ràng: nếu zn=0z_n = 0, thì phép biến đổi TT sẽ đưa điểm chịu trách nhiệm về chuỗi này về nửa bên trái của hình vuông theo các bước nn và cho zn=1z_n = 1 ở bên phải.

Bài tập

  1. Chứng minh rằng tập MM của tất cả các điểm mm trong đó zi1=a1,…,zin=an(a1,…,an)z_{i_1} = a_1, \ldots, z_{i_n} = a_n (a_1, \ldots, a_n) là các số cố định bằng 0 hoặc 1) là hợp của một số hình chữ nhật có cạnh song song với trục tọa độ.

  2. Chứng minh rằng diện tích PP của tập hợp MM được mô tả trong Bài tập 4 bằng (1/2)n(1/2)^n.

Đầu hay đuôi? Chúng tôi sẽ hiểu chuỗi (…z−1,z0z1…)(\ldots z_{-1}, z_0 z_1 \ldots) như một bản ghi kết quả của một loạt lần tung đồng xu với xác suất nhận được “sấp” và “sấp” bằng nhau. Trong trường hợp này, zn=0z_n = 0 có nghĩa là ở lần tung nn kết quả là “ngửa” và zn=1z_n = 1 có nghĩa là kết quả là “sấp”. Kinh nghiệm cho chúng ta biết rằng xác suất có kết quả đúng của nn lần tung độc lập là (1/2)n(1/2)^n, tức là.

xác suất để {zi1=a1,…,zin=an}\{z_{i_1} = a_1, \ldots, z_{i_n} = a_n\} bằng (1/2)n(1/2)^n, bất kể các số aka_k và các số phân biệt theo cặp iki_k. Do đó, từ Bài tập 5, xác suất của các kết quả nhất định của trò chơi tung, được viết dưới dạng một tập hợp các chuỗi số 0 và số 1, trùng với diện tích của tập hợp bao gồm các điểm tương ứng của hình vuông. Do đó, một mối liên hệ bất ngờ đã được phát hiện giữa các trọng lượng tưởng chừng như ở xa - chuyển động của một điểm vuông dưới tác động của trọng lượng của một phép biến đổi đơn giản và “không ngẫu nhiên” của người thợ làm bánh TT và việc ném ngẫu nhiên của tôi

Tờ 26

tr. 24Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

24

Nhiệm vụ

M1156 — M1160, F1163 — F1167

M1156. Tám đội khúc côn cầu cạnh tranh với nhau để lọt vào bốn đội cuối cùng. (Mỗi bên gặp nhau 1 lần, thắng được 2 điểm, hòa được 1 điểm, thua được 0 điểm)
Số điểm thấp nhất đảm bảo lọt vào vòng 4 chung cuộc là bao nhiêu?

Sanzhar Khodzhev, học sinh lớp 10

M1157. Khi các tam giác - trắng, đỏ và lục - có chung một điểm trong M. Chứng minh rằng bạn có thể chọn một đỉnh của mỗi tam giác sao cho điểm M nằm bên trong hoặc trên đường viền của một tam giác có các đỉnh tại các điểm đã chọn có ba màu khác nhau.

Imre Baranyi (Hungary)

M1158. Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức (x+y)(x+z)(x+y)(x+z) nếu x,y,zx, y, z là số dương và xyz(x+y+z)=1xyz(x+y+z)=1.

Oleg Khristenko, học sinh lớp 10

M1159. Dùng thước kẻ hai mặt dựng một góc có độ lớn 30∘30^\circ. Các hoạt động sau đây được cho phép:
(1) vẽ một đường thẳng đi qua hai điểm, (2) vẽ một đường thẳng song song với đường thẳng đã cho cách một khoảng bằng chiều rộng của thước.

A. V. Polev

M1160. Ở một đầu AA của con đường thẳng ABAB 10 con chuột túi tập trung lại và bắt đầu chơi trò nhảy cóc. Họ thay phiên nhau mang ách: người thứ nhất muốn ách bất cứ lúc nào; chiếc móc thứ hai xuyên qua chiếc móc đúng sao cho chiếc thứ nhất nằm chính xác ở giữa điểm đầu và cuối của chiếc khóa, chiếc thứ ba theo cách tương tự xuyên qua chiếc thứ hai, v.v., chiếc thứ mười móc chiếc thứ chín, sau đó một loạt khóa mới bắt đầu theo các quy tắc tương tự.
a) Sau 10 lần khóa, liệu có thể thu thập được tất cả chuột túi ở điểm B không?
b) Họ có thể tập trung ở đó sớm hơn được không?

S. L. Eliseev

F1163. Do hệ số ma sát thấp, thiết bị tự động hóa không thể di chuyển trên băng với gia tốc vượt quá modulo a=0,5a=0,5 m/s². Theo điều kiện cắt, người lái xe cần đi từ điểm AA trong thời gian ngắn nhất đến điểm BB, nằm trên đường thẳng vuông góc với hướng của tốc độ tự động hóa ban đầu (hình 1). Thời gian tối thiểu có thể là bao nhiêu nếu khoảng cách là AB=375AB=375 m và tốc độ thấp nhất là v0=10v_0=10 m/s? Quỹ đạo nào nó sẽ tự động đi theo? Trả lời các câu hỏi tương tự cho trường hợp về đích ở điểm CC, BC=200BC=200 m.

A. N. Korotkov

Tờ 27

tr. 25Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

25

F1164. Trong xây dựng, cái gọi là kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực được sử dụng. Việc sản xuất một chùm tia như vậy được thực hiện như sau. Một thanh thép có chiều dài l1l_1 được kéo dài đến chiều dài l2l_2, sau đó được đổ đầy bê tông lỏng. Sau khi bê tông cứng lại, thanh được giải phóng khỏi lực kéo. Tìm chiều dài của dầm bê tông cốt thép hình thành và mô hình Young của nó. Diện tích mặt cắt ngang của thanh và dầm và mô hình Young của thép và bê tông được coi là đã biết. Tại sao bê tông cốt thép dự ứng lực lại tốt hơn bê tông cốt thép thường?

V. I. Klyachin

F1165. Từ một lưới dẫn hình vuông vô hạn với điện trở của mỗi cạnh rr, một phần dây dẫn đã bị loại bỏ - như thể hiện trong hình 2. Tìm điện trở giữa các điểm AA và BB, BB và CC, AA và CC.

S. S. Krotov

F1166. Trong mạch hiển thị ở hình 3, phím K1K_1 đóng (với phím K2K_2 đóng) và tại thời điểm điện tích trên tụ C1C_1 đạt cực đại, phím K2K_2 được mở. Tìm điện tích cực đại của tụ điện C2C_2. Các tham số của các phần tử mạch trỏ tới hình được coi là đã cho.

V. V. Mozhaev

F1167. Một đoàn tàu dài, ngạc nhiên trước quán tính của nó, lao lên một ngọn đồi có góc α\alpha. Khi đoàn tàu rời hẳn, một nửa chiều dài của nó nằm trên đường trượt (hình 4). Hỏi từ lúc bắt đầu leo ​​dốc đến khi dừng lại mất bao lâu? Chiều dài của bố cục là LL, bỏ qua ma sát.

A. I. Buzdin

Lời giải bài toán

M1131 — M1135, F1143 — F1147

Đáp số: cho bốn nn.

Hãy chứng minh rằng mỗi phần tử của tập hợp BB thuộc đúng hai phần tử của tập hợp AiA_i. Sự có mặt của ít nhất hai tập hợp như vậy được đảm bảo bởi điều kiện c). Giả sử rằng một số phần tử thuộc về các vị trí bắt buộc, chẳng hạn như A2n+1A_{2n+1}, AiA_i, AjA_j. Chúng ta hãy liên kết với nó tập AiA_i và với mỗi phần tử còn lại x∈A2n+1x \in A_{2n+1} một trong các tập hợp A1A_1, A2A_2, …, A2nA_{2n} chứa phần tử xx theo điều kiện c). Khi đó, các tập hợp khác nhau sẽ được liên kết với các phần tử khác nhau và tập hợp AjA_j không tương ứng với bất kỳ phần tử nào (nếu không thì một số giao điểm Ak∩A2n+1A_k \cap A_{2n+1}, k≠2n+1k \neq 2n+1 chứa hai phần tử, mâu thuẫn với điều kiện 6)). Do đó, số phần tử trong A2n+1A_{2n+1} không vượt quá 2n−12n-1. Và điều này mâu thuẫn với điều kiện a) và do đó bác bỏ giả định của chúng tôi.

Tờ 28

tr. 26Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

26

Với những giá trị nào của nn, chúng ta có thể gán cho phần tử nào của tập hợp BB một trong các số - 0 hoặc 1 - sao cho mỗi tập hợp A1,A2,…,A2n+1A_1, A_2, \dots, A_{2n+1} chứa chính xác nn phần tử tương ứng với số 0?

Hình 1.

Hình 2.

M1132. Hàm ff xác định tập hợp các số nguyên dương và thỏa mãn các điều kiện sau:
f(1)=1,f(3)=3,f(2n)=f(n),f(1) = 1, f(3) = 3, f(2n) = f(n),
f(4n+1)=2f(2n+1)−f(n),f(4n+1) = 2f(2n+1) - f(n),
f(4n+3)=3f(2n+1)−2f(n).f(4n+3) = 3f(2n+1) - 2f(n).
Tìm số lượng tất cả các giá trị của nn mà f(n)=nf(n) = n và 1≤n≤19881 \leq n \leq 1988.

Nếu phân bố các số 0 và số 1 trên các phần tử của tập hợp BB sao cho trong mỗi bộ AiA_i có chính xác nn “phần tử 0”, thì tổng số “phần tử 0” bằng n(2n+1)/2n(2n+1)/2 (mỗi phần tử thuộc hai bộ AiA_i). Và số này chỉ là số nguyên nếu nn là số chẵn.

Ngược lại, đối với mỗi phần tử xx của tập hợp BB khoảng cách là cặp duy nhất của tập hợp {Ai,Aj}\{A_i, A_j\} chứa nó và gán cho phần tử xx số 0 nếu ∣i−j∣≤n/2|i - j| \leq n/2 hoặc ∣i−j∣>3n/2|i - j| > 3n/2 và 1 nếu n/2<∣i−j∣≤3n/2n/2 < |i - j| \leq 3n/2.

Đối với thậm chí nn, chúng tôi nhận được chính xác nn “phần tử 0” trong mỗi bộ AiA_i, đây là điều bắt buộc.

Tại lời giải bài toán này, các điều kiện cơ bản được dành để hiểu đúng các điều kiện. Ở đây, cách giải thích bằng đồ họa rất hữu ích (xem hình 1 và 2 cho n=4n=4): mỗi bộ AiA_i được biểu thị bằng một đỉnh của (2n+1)(2n+1)-giác đều và phần tử chung duy nhất của tập hợp AiA_i và AjA_j được biểu thị bằng một đoạn nối các đỉnh tương ứng, với các đoạn màu đỏ tượng trưng cho “các phần tử 0” và màu xanh lam “1 phần tử”; tập hợp BB tương ứng một-một với tập hợp tất cả các phân đoạn này. Sẽ rất hữu ích khi làm theo lý luận của chúng tôi trên biểu đồ này.

V. V. Vavilov

Đáp án: 92.

Hãy chứng minh bằng cách chỉ ra số kk ký tự kép a1a2…ak−1aka_1 a_2 \dots a_{k-1} a_k (a1=1a_1=1) của số mm rằng
f(m)=akak−1…a2a1.f(m) = a_k a_{k-1} \dots a_2 a_1.

Với k=1k=1 chúng ta có f(1)=1f(1)=1; với k=2k=2 chúng ta có
f(10ˉ)=f(2)=f(1)=1=01ˉ,f(\bar{10}) = f(2) = f(1) = 1 = \bar{01},
f(11ˉ)=f(3)=3=11ˉ.f(\bar{11}) = f(3) = 3 = \bar{11}.

Bây giờ chúng ta hãy chứng minh tuyên bố của mình cho số kk chữ số (k>2k>2) mm trong hệ thống kép, giả sử rằng nó đúng với tất cả các số có ít chữ số hơn. Khoảng cách ba trường hợp có thể.

  1. mm chẵn: m=2n=a1…ak−10m=2n = a_1 \dots a_{k-1} 0. Sau đó n=a1…ak−1n = a_1 \dots a_{k-1} và
    f(m)=f(n)=ak−1…a1=0ak−1…a1.f(m) = f(n) = a_{k-1} \dots a_1 = 0 a_{k-1} \dots a_1.

  2. m=4n+1=a1…ak−201m=4n+1 = a_1 \dots a_{k-2} 01. Sau đó n=a1…ak−22n+1=a1…ak−21n = a_1 \dots a_{k-2} 2n+1 = a_1 \dots a_{k-2} 1 và
    f(m)=2f(2n+1)−f(n)=f(2n+1)+(f(2n+1)−f(n))=1ak−2…a1+(1ak−2…a1−ak−2…a1)=10ak−2…a1.f(m) = 2f(2n+1) - f(n) = f(2n+1) + (f(2n+1) - f(n)) = 1 a_{k-2} \dots a_1 + (1 a_{k-2} \dots a_1 - a_{k-2} \dots a_1) = 10 a_{k-2} \dots a_1.

  3. m=4n+3=a1…ak−211m=4n+3 = a_1 \dots a_{k-2} 11. Sau đó n=a1…ak−2n = a_1 \dots a_{k-2} và
    f(m)=3f(2n+1)−2f(n)=f(2n+1)+2(f(2n+1)−f(n))=1ak−2…a1+2(1ak−2…a1−ak−2…a1)=11ak−2…a1.f(m) = 3f(2n+1) - 2f(n) = f(2n+1) + 2(f(2n+1) - f(n)) = 1 a_{k-2} \dots a_1 + 2(1 a_{k-2} \dots a_1 - a_{k-2} \dots a_1) = 11 a_{k-2} \dots a_1.

Trong mọi trường hợp, công thức (*) đều đúng; do đó nó được chứng minh cho tất cả mm.

Tờ 29

tr. 27Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

27

Từ công thức (*), suy ra f(m)=mf(m)=m đối với các số mm, ký hiệu kép là đối xứng. Để có được tất cả các số như vậy có dấu kép 2k−12k-1 hoặc 2k2k, bạn cần đặt a1=1a_1=1 vào vị trí đầu tiên của ký hiệu, điền vào các vị trí k−1k-1 tiếp theo a2a_2, …, aka_k một cách tùy ý và điền vào các vị trí còn lại đối xứng với kk đầu tiên. Điều này cho ra số 2k−12^{k-1}. Vì 210<1988<2112^{10}<1988<2^{11} và hai số “đối xứng nhị phân” gồm 11 chữ số duy nhất lớn hơn 1988=11111000100‾\overline{11111000100} là 11111011111‾\overline{11111011111} và 11111111111‾\overline{11111111111}, nên số ngoại lệ là 2(1+2+22+23+24)+25−2=922(1+2+2^2+2^3+2^4)+2^5-2=92.

V. V. Vavilov

M1133. Chứng minh rằng tập lời giải các khoảng không giao nhau có tổng độ dài là 1988.

∑k=170kx−k≥54\sum_{k=1}^{70} \frac{k}{x-k} \geq \frac{5}{4}

là sự hợp nhất của các khoảng có tổng chiều dài bằng 1988.

Miền định nghĩa của bất đẳng thức là hợp của các nửa đường thẳng (−∞;1)(-\infty; 1), (70;∞)(70; \infty) và các khoảng (1;2)(1; 2), (2;3)(2; 3), …, (69;70)(69; 70). Rõ ràng (xem biểu đồ ví dụ ở lề), trên mỗi khoảng, phần nằm của bất đẳng thức diễn ra liên tục và đơn điệu: từ 0 đến −∞-\infty và từ ∞\infty đến 0, tương ứng, trên nửa dòng và từ ∞\infty đến −∞-\infty trên các khoảng. Do đó, trên mọi khoảng ngoại trừ (−∞;1)(-\infty; 1), nó nhận giá trị 5/4 tại đúng một điểm. Ta biểu thị các điểm này theo thứ tự tăng dần là x1,x2,…,x70x_1, x_2, \dots, x_{70}, khi đó tập bất đẳng thức lời giải là hợp của các nửa pitterles (k;xk)(k; x_k), k=1,2,…,70k=1, 2, \dots, 70. Các số xkx_k là nghiệm của đa thức

∏k=170(x−k)−45∑k=170k∏i≠k(x−i)∗.\prod_{k=1}^{70} (x-k) - \frac{4}{5} \sum_{k=1}^{70} k \prod_{i \neq k} (x-i)^*.

Theo định lý Vieta (xem «Kvant», 1987, số 4, trang 40), tổng của chúng bằng hệ số x69x^{69} với dấu trừ, tức là.

∑k=170k+45∑k=170k\sum_{k=1}^{70} k + \frac{4}{5} \sum_{k=1}^{70} k

do đó, tổng chiều dài nửa pitter bằng

∑k=170(xk−k)=45∑k=170k=1988.\sum_{k=1}^{70} (x_k-k) = \frac{4}{5} \sum_{k=1}^{70} k=1988.

V. V. Vavilov

M1134. Đặt ADAD là chiều cao trong tam giác vuông ABCABC, ∠A=90∘\angle A=90^\circ. Đường thẳng đi qua tâm các đường tròn nội tiếp tam giác ABDABD và ACDACD cắt các cạnh ABAB và ACAC

Hãy để chúng tôi chứng minh rằng AK=AL=ADAK=AL=AD. Hãy tuần tự xoay quanh điểm DD theo góc 45∘45^\circ và chuẩn bị với tâm DD và hệ số DO1/DBDO_1/DB (xem hình). Khi đó, các điểm BB và AA sẽ lần lượt đi đến tâm O1O_1 và O2O_2 của các đường tròn nội tiếp trong tam giác DBADBA và DACDAC (∠BDO1=∠ADO2=45∘\angle BDO_1=\angle ADO_2=45^\circ và DO2/DA=DO1/DBDO_2/DA=DO_1/DB, vì tam giác DACDAC rõ ràng giống với tam giác DBADBA). Do đó, góc giữa

Tờ 30

tr. 28Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

28

các đường thẳng BA và O1O2O_1O_2 bằng 45°, tức là ∠LKA=45∘\angle LKA=45^\circ, nghĩa là tam giác KAL là tam giác vuông. Các tam giác AO1KAO_1K và AO1DAO_1D bằng nhau: chúng có một cạnh chung AO1AO_1 và các góc bằng nhau (∠AKO1=∠ADO1=45∘\angle AKO_1=\angle ADO_1=45^\circ, AO1AO_1-góc phân giác KAD). Vì vậy AL=AK=ADAL=AK=AD.

Đặt ∠ABC=β\angle ABC=\beta, sau đó đặt AB=AD/sin⁡βAB=AD/\sin \beta, AC=AD/cos⁡βAC=AD/\cos \beta và SABC=AB⋅AC/2=AD2/sin⁡2β⩾AD2=2SAKLS_{ABC}=AB \cdot AC/2=AD^2/\sin 2\beta \geqslant AD^2=2S_{AKL}.

Bình đẳng đạt được khi sin 2β=1, tức là đối với tam giác đều ABC (β=45∘\beta=45^\circ).

bài toán này là một ví dụ về trao đổi tích hợp. Tại Optimis, nó được đại diện bởi Hy Lạp. Trong một công thức hơi khác một chút: “Chứng minh rằng AK = AL = AD” nó được nêu trong cuốn sách “Các vấn đề về hình học. Phép đo phẳng” của I. F. Shargin.

V. N. Dubrovsky

M1135. Cho a và b là các số nguyên dương sao cho a2+b2a^2+b^2 chia hết cho ab+1 mà không có số dư. Chứng minh rằng a2+b2ab+1\frac{a^2+b^2}{ab+1} là bình phương của một số nguyên.

Cho a và b là các số tự nhiên và

a2+b21+ab=k.\frac{a^2+b^2}{1+ab}=k.

Khi đó b là nghiệm của phương trình

x2−kax+a2−k=0.x^2-kax+a^2-k=0.

Nếu c là nghiệm thứ hai của phương trình này, k là số nguyên và a<b, thì

  1. (a2+c2)/(1+ac)=k(a^2+c^2)/(1+ac)=k (theo phương trình);
  2. c là một số nguyên, vì c=ka-b (định lý Vieta);
  3. c<a, т. к. bc=a^2-k<a^2 и b>a;
  4. c ≥0, bởi vì

(1a+c)(1b+b)=(−1a−c)(−1b−b)=\left(\frac{1}{a}+c\right)\left(\frac{1}{b}+b\right)=\left(-\frac{1}{a}-c\right)\left(-\frac{1}{b}-b\right)=

=(−1a)2−ka(−1a)+a2−k=1a2+a2>0,=\left(-\frac{1}{a}\right)^2-ka\left(-\frac{1}{a}\right)+a^2-k=\frac{1}{a^2}+a^2>0,

và do đó số nguyên c thỏa mãn bất đẳng thức c>−1/ac>-1/a.

Nếu c=0 thì b=a^3. Đây là “chuỗi chính” gồm các cặp (a, b) thỏa mãn điều kiện; đối với họ k=a^2. Nếu c>0, thì cặp (a, b) có thể được thay thế bằng cặp (c, a) có cùng tỷ lệ k, theo đó lý luận của chúng ta lại có thể áp dụng được, v.v. Trong quá trình “đi xuống”, số lượng cặp nhiều nhất giảm đi mỗi lần, do đó nó phải kết thúc ở một số cặp (0, n), đứng trước cặp (n, n^3) của “chuỗi chính”; thì k=n^2. Cuối cùng, nếu các số của cặp ban đầu (a, b) bằng nhau thì tỷ số k chỉ có thể là số nguyên khi a=b=1; thì k=1.

Lý luận của chúng tôi cho phép chúng tôi xây dựng một chuỗi vô hạn các cặp thỏa mãn các điều kiện, bắt đầu từ bất kỳ cặp nào (0, n). Ví dụ, với n=2, k=4 ta có các cặp (0, 2), (2, 8), (8, 30), (30, 4 30−8)=(30, 112)…

H. B. Vasiliev, B. B. Vasilov

Tờ 31

tr. 29Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

29

F1143. Có rất nhiều bình chứa nước được xếp chồng lên nhau sao cho bình sau nổi trong bình trước. Diện tích ban ngày của tàu nhỏ nhất là s0s_0 và nhỏ hơn nhiều so với diện tích ban ngày của tàu lớn nhất. Một lượng nước v0v_0 được thêm vào bình nhỏ nhất. Con tàu này sẽ đi xuống bao xa so với mặt đất? (Sau khi thêm nước, tất cả các bình tiếp tục nổi.)

Chúng ta hãy xem xét điều kiện cân bằng của bất kỳ bình nổi nào: lực hấp dẫn của bình này được cân bằng bởi sự chênh lệch áp suất nước từ bên ngoài và từ bên trong. Do đó, cả trước và sau khi thêm nước vào bất kỳ bình nào, sự chênh lệch mực nước bên ngoài và bên trong mỗi bình vẫn như nhau. Điều này có nghĩa là so với mặt đất, vị trí mực nước trong tất cả các bình không thay đổi.

Vì vậy, so với mặt đất, mực nước trong bình nhỏ nhất không thay đổi sau khi thêm nước vào. Do đó, tàu này sẽ giảm một lượng

h=v0s0,h = \frac{v_0}{s_0},

tức là đến độ cao của lớp nước mỏng.

S. S. Krotov

F1144. Có NN quả bóng lớn giống hệt nhau trên máy bay. Một quả bóng được đẩy, và sau khi trải qua nhiều mạch, nó vẫn giữ nguyên vị trí mà từ đó nó bắt đầu chuyển động. Điều này có thể thực hiện được ở mức tối thiểu NN nào? Các va chạm được coi là đàn hồi tuyệt đối.

Trước hết, chúng ta lưu ý rằng sau một va chạm đàn hồi tuyệt đối của hai quả bóng giống hệt nhau, một quả đã được đào trước đó, các quả bóng dàn ra theo một góc vuông. Thật vậy, theo định luật bảo toàn động lượng (hình 1; ở đây v0v_0 là tốc độ của quả bóng tới trước khi va chạm, v1v_1 và v2v_2 là tốc độ của quả bóng sau khi va chạm)

mv⃗0=mv⃗1+mv⃗2,m\vec{v}_0 = m\vec{v}_1 + m\vec{v}_2,

và theo định luật bảo toàn năng lượng

mv022=mv122+mv222,\frac{m v_0^2}{2} = \frac{m v_1^2}{2} + \frac{m v_2^2}{2},

suy ra vận tốc v⃗1\vec{v}_1 và v⃗2\vec{v}_2 của các quả bóng sau va chạm vuông góc với nhau: v⃗1⊥v⃗2\vec{v}_1 \perp \vec{v}_2.

Bây giờ chúng ta sẽ chỉ ra rằng, sau khi trải qua một bình, quả bóng lệch khỏi hướng chuyển động của nó một góc β<π/2\beta < \pi/2. Theo hình 2, β=π/2−α\beta = \pi/2 - \alpha, trong đó 0≤α≤π/20 \leq \alpha \leq \pi/2. Nếu α=0\alpha = 0, quả bóng đầu tiên bị bỏ lại sau cú đánh (và quả bóng thứ hai bắt đầu chuyển động với tốc độ v⃗2==v⃗0\vec{v}_2 = = \vec{v}_0). Vì vậy, β<π/2\beta < \pi/2.

Theo các điều kiện bài toán, một trong những quả bóng (chúng ta sẽ gọi nó là quả đầu tiên), đã trải qua một số mạch, phải mô tả một đường gãy khép kín. Như đã biết, tổng các góc ngoài của một đường đứt đoạn như vậy lớn hơn hoặc bằng 2π (dấu bằng tương ứng với một đa giác lồi).

Hình 1.

Hình 2.

Hình 3.

Tờ 32

tr. 30Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

30

Điều này có nghĩa là số quả bóng mà quả bóng đầu tiên phải va chạm phải thỏa mãn bất đẳng thức

n≥2ππ/2≥4.n \geq \frac{2\pi}{\pi/2} \geq 4.

Ngoài ra, để quả bóng ban đầu vẫn còn, một quả bóng khác phải được đặt ở điểm xuất phát, quả bóng này sẽ va chạm với LOB đầu tiên và rời khỏi nó.

Vậy số bóng tối thiểu

Nmin⁡=4+1+1=6.N_{\min} = 4 + 1 + 1 = 6.

Cách sắp xếp có thể có của các quả bóng được thể hiện ở hình 3.

A. A. Belopolsky

F1145. Một đầu của một sợi dây không trọng lượng không dãn, luồn qua một hạt nhỏ có khối lượng m, được cố định tại điểm A, còn đầu kia được gắn vào một vòng không trọng lượng, vòng này có thể trượt tự do dọc theo một thanh nằm ngang (hình 1). Tại thời điểm ban đầu, hạt được giữ bởi vòng, sợi chỉ thẳng và không bị giãn. Hạt được giải phóng. Tìm vận tốc của hạt tại thời điểm sợi chỉ bị đứt, biết sợi chỉ có thể chịu được lực căng cực đại T0T_0. Chiều dài của sợi dây là L, khoảng cách từ điểm A đến thanh là h. Bỏ qua ma sát trong hệ.

Hình 1.

Để xác định quỹ đạo của hạt, chúng tôi giới thiệu hệ tọa độ như hình hình 2 (trục X hướng dọc theo thanh bên phải và trục Y hướng thẳng đứng xuống dưới và đi qua điểm buộc sợi A). Đặt hạt ở điểm N. Vì vòng không trọng lượng và trượt tự do dọc theo thanh nên phần trên của sợi BN thẳng đứng. Sau đó

BN=y и PN=x.BN = y \text{ и } PN = x.

Từ tam giác APN ta có

AP2+PN2=AN2,AP^2 + PN^2 = AN^2,

hoặc

(h−y)2+x2=(L−y)2.(h - y)^2 + x^2 = (L - y)^2.

Từ đây chúng ta có được

y=L+h2−x22(L−h),y = \frac{L + h}{2} - \frac{x^2}{2(L - h)},

nghĩa là hạt di chuyển dọc theo một parabol.

Tại điểm N của quỹ đạo, các lực căng T⃗1\vec{T}_1 và T⃗2\vec{T}_2 tác dụng lên hạt từ phía của sợi chỉ và tổng của chúng F⃗\vec{F} hướng vuông góc với tiếp tuyến của parabol tại điểm này. (Thật vậy, chỉ riêng lực căng của sợi dây không thể gây ra chuyển động của hạt.) Bây giờ, vì sợi dây là lý tưởng và không có ma sát của hạt trên sợi dây, T1=T2=TT_1 = T_2 = T, và do đó, lực F⃗\vec{F} hướng dọc theo góc phân giác giữa các vectơ T⃗1\vec{T}_1 và T⃗2\vec{T}_2.

Chúng ta hãy viết định luật thứ hai của Newton cho hạt trong các hình chiếu lên hướng vuông góc với tiếp tuyến của quỹ đạo:

man=2Tcos⁡α−mgcos⁡α.ma_n = 2T \cos \alpha - mg \cos \alpha.

Mặt khác, gia tốc (hướng tâm) bình thường là

an=v2/R,a_n = v^2/R,

trong đó v=2gyv = \sqrt{2gy} là tốc độ của hạt và RR là bán kính cong

Tờ 33

tr. 31Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

31

chúng ta có parabol tại điểm NN. Đối với lời giải bài toán chúng ta chỉ cần tìm RR.

Chúng ta hãy so sánh chuyển động của một hạt với chuyển động của một vật được ném nghiêng một góc so với phương ngang. Trong trường hợp này, chúng ta sẽ chọn các tham số của chuyển động này sao cho quỹ đạo của vật thể là một parabol đối xứng với quỹ đạo của hạt (xem hình 2). Sau đó

ux=OKt и t=2Hg,u_x = \frac{OK}{t} \text{ и } t = \sqrt{\frac{2H}{g}},

ở đâu OK=L2−h2OK = \sqrt{L^2 - h^2} và H=(L+h)/2H = (L + h)/2.

Gia tốc bình thường của vật tại điểm N′N'

an′=gcos⁡α=u2R.a'_n = g \cos \alpha = \frac{u^2}{R}.

Xét rằng u2=ux2+uy2u^2 = u_x^2 + u_y^2, trong đó uy2=2g(H−y)u_y^2 = 2g(H - y), chúng ta thu được

R=u2an′=2(L−y)cos⁡α.(3)R = \frac{u^2}{a'_n} = \frac{2(L - y)}{\cos \alpha}. \tag{3}

Hãy kết hợp các phương trình (1) - (3) thành một hệ và tìm lực căng của sợi dây mà hạt trượt dọc theo:

T=mgL2(L−y).T = \frac{mgL}{2(L - y)}.

Sợi chỉ sẽ bị đứt nếu T=T0T = T_0, tức là khi

y=L(1−mg2T0)y = L \left(1 - \frac{mg}{2T_0}\right)

lưu ý rằng

v=2gy=2gL(1−mg2T0).v = \sqrt{2gy} = \sqrt{2gL \left(1 - \frac{mg}{2T_0}\right)}.

0≤y≤L+h2,0 \leq y \leq \frac{L + h}{2},

tức là 0≤L(1−mg2T0)≤L+h2.0 \leq L \left(1 - \frac{mg}{2T_0}\right) \leq \frac{L + h}{2}.

Như vậy, nếu thỏa mãn điều kiện

2≥mgT0≥1−hL,2 \geq \frac{mg}{T_0} \geq 1 - \frac{h}{L},

thì tại thời điểm sợi chỉ đứt thì tốc độ của hạt là

v=2gL(1−mg2T0);v = \sqrt{2gL \left(1 - \frac{mg}{2T_0}\right)};

nếu mg/T0>2mg/T_0 > 2, bồn rửa sẽ bị vỡ ngay lúc đầu; nếu mg/T0<1−h/Lmg/T_0 < 1 - h/L, thì trong quá trình chuyển động của hạt, sợi chỉ sẽ không bị đứt chút nào.

V. T. Karanetyan

F1146. Tìm điện trở giữa các điểm AA và BB trong chuỗi vô hạn các phần tử,

Hãy để chúng tôi trình bày hai lời giải trong số bài toán này.

  1. Từ các thông báo, có thể thấy rằng trong mạch này (xem hình 1) có những điểm có điện thế bằng nhau. Vì vậy, ví dụ,

Tờ 34

tr. 32Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

32

hiển thị ở hình 1. Tất cả các phần tử đều giống nhau, điện trở của mỗi phần tử bằng r.

φC=φE,φG=φH=φJ\varphi_C = \varphi_E, \quad \varphi_G = \varphi_H = \varphi_J

vân vân.

Chúng ta hãy thay thế mạch bằng mạch tương đương như trong hình 2. Điện trở giữa các điểm A và C bằng r/2, giữa các điểm C và G - r/4, v.v. Khi đó điện trở giữa các điểm A và B là

RAB=2(r2+r4+r8+… )=r(1+12+14+… )=r11−1/2=2r.R_{AB} = 2\left(\frac{r}{2} + \frac{r}{4} + \frac{r}{8} + \dots\right) = r\left(1 + \frac{1}{2} + \frac{1}{4} + \dots\right) = r \frac{1}{1-1/2} = 2r.

  1. Vì dãy các phần tử là vô hạn nên chúng ta có thể giả sử rằng điện trở giữa các điểm A và B bằng điện trở giữa các điểm C và D. Khi đó, mạch tương đương có thể được biểu diễn dưới dạng như trong hình 3, từ đó chúng ta thu được một cách không thể biểu diễn được

RAB=12(2r+RAB),R_{AB} = \frac{1}{2}(2r + R_{AB}),

hoặc

RAB=2r.R_{AB} = 2r.

S. Edravkovic (SFRY)

F1147*. Trên một bệ nghiêng một góc nhỏ α so với phương ngang, cách mép dưới của nó một khoảng l là một vật nặng nhỏ có khối lượng nhỏ hơn nhiều so với khối lượng của bệ (xem hình). Nền tảng thực hiện dao động điều hòa dọc theo trục OO’; tần số dao động là ω, biên độ là L. Hệ số thứ ba giữa vật nặng và bệ là k. Trong thời gian nào thì người Gruzia sẽ giải được bài toán trong hệ phi quán tính sự vắng mặt liên quan đến bệ dao động. Ví dụ: trục Y nằm dọc theo trục dao động OO’ và trục X vuông góc với trục này. Trong mặt phẳng của bệ, có ba lực tác dụng lên vật nặng - gọi là lực lăn (hình chiếu của trọng lực lên trục X) mg sin α, lực ma sát kmg cos α và lực quán tính mω²L cos ωt (nếu bệ dao động theo định luật y=L cos ωt).

Vì đĩa cân dao động nhanh nên chúng ta có thể cho rằng lực quán tính lớn hơn tất cả các lực khác. Hãy ký hiệu các đại lượng đặc trưng có thứ nguyên gia tốc là a, b và c:

a=gsin⁡α, b=kgcos⁡α, c=ω2L.a = g \sin \alpha, \ b = kg \cos \alpha, \ c = \omega^2 L.

Khi đó c>>a và c>>b. Trong trường hợp này, bạn cần phải suy nghĩ về những gì

Tờ 35

tr. 33Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

33

Zeke sẽ rơi khỏi nền tảng?
(Giả sử thời gian này dài hơn nhiều so với chu kỳ dao động của bệ.)

Chu kỳ dao động của thành phần vận tốc vxv_x theo phương lăn tải không thay đổi. Hơn nữa, trong hầu hết thời gian, thành phần vận tốc theo phương ngang là vy≫vxv_y \gg v_x. Điều này có nghĩa là lực ma sát cũng hướng theo phương ngang và chuyển động của vật dọc theo trục XX sẽ chỉ xảy ra dưới tác dụng của lực lăn:

vx=atиtx=2l/a.v_x = at \quad \text{и} \quad t_x = \sqrt{2l/a}.

Đồng thời, ma sát chắc chắn sẽ tạo ra một hiệu chỉnh nhỏ (do độ nhỏ của c−1c^{-1}). Hãy đánh giá nó. Độ lớn nhỏ của lực ma sát và thành phần gia tốc tương ứng dọc theo trục XX được xác định bởi hệ thức vx/vx2+vy2v_x/\sqrt{v_x^2+v_y^2}:

bx=bvxvx2+vy2=bvxvx2+ω2L2sin⁡2ωt.b_x = b \frac{v_x}{\sqrt{v_x^2+v_y^2}} = b \frac{v_x}{\sqrt{v_x^2+\omega^2 L^2 \sin^2 \omega t}}.

Trong trường hợp này, chúng tôi tin rằng chuyển động dọc theo trục YY hoàn toàn là điều hòa. Trên thực tế, do sự hiện diện của lực ma sát, chuyển động này sẽ khác với chuyển động điều hòa, nhưng thứ tự hiệu chỉnh sẽ sao cho có thể bỏ qua (điều này sẽ được thảo luận chi tiết hơn bên dưới).

Hãy tính giá trị trung bình bxb_x:

bˉx=2ωπ∫0π/(2ω)bvx/vx2+ω2L2sin⁡2ωt dt.\bar{b}_x = \frac{2\omega}{\pi} \int_{0}^{\pi/(2\omega)} bv_x/\sqrt{v_x^2+\omega^2 L^2 \sin^2 \omega t} \, dt.

Do đó, đối với tt, trong đó ωLsin⁡ωt≫vx\omega L \sin \omega t \gg v_x, velinium vxv_x có ​​thể bị bỏ qua

bˉx≈2ωπ∫vx/(ω2L)π/(2ω)bvxωLsin⁡ωt dt=\bar{b}_x \approx \frac{2\omega}{\pi} \int_{v_x/(\omega^2 L)}^{\pi/(2\omega)} \frac{bv_x}{\omega L \sin \omega t} \, dt =

=2πωbvxL∫vx/(ωL)π/2dφsin⁡φ=−2bvxπωLln⁡vx2ωL.= \frac{2}{\pi\omega} \frac{bv_x}{L} \int_{v_x/(\omega L)}^{\pi/2} \frac{d\varphi}{\sin \varphi} = -\frac{2bv_x}{\pi\omega L} \ln \frac{v_x}{2\omega L}.

Các tính toán chính xác hơn cho thấy giá trị dưới dấu logarit phải lớn bằng một nửa; tuy nhiên, với độ chính xác mà chúng tôi đã chọn, sự khác biệt này không quan trọng. Chúng ta hãy thay thế ở đây biểu thức vx=atv_x=at mà chúng ta đã tìm thấy dưới dạng xấp xỉ đầu tiên và thu được

bˉx(t)=−2batπωLln⁡at4ωL.\bar{b}_x(t) = -\frac{2bat}{\pi\omega L} \ln \frac{at}{4\omega L}.

Do đó tổng gia tốc của chuyển động

x′′(t)=a−bˉx(t)=a+2batπωLln⁡at4ωL.x''(t) = a - \bar{b}_x(t) = a + \frac{2bat}{\pi\omega L} \ln \frac{at}{4\omega L}.

Giải thích phương trình này, chúng ta nhận được

vx(t)=x′(t)=at+8bπ(at4ωL)2(ln⁡at4ωL2−14).v_x(t) = x'(t) = at + \frac{8b}{\pi} \left( \frac{at}{4\omega L} \right)^2 \left( \frac{\ln \frac{at}{4\omega L}}{2} - \frac{1}{4} \right).

Loại bỏ các số hạng so với ln (at/(ωL))(at/(\omega L)), ta được

x′(t)=at+4bπ(at4ωL)2ln⁡atωL⋅4ωLa,x'(t) = at + \frac{4b}{\pi} \left( \frac{at}{4\omega L} \right)^2 \ln \frac{at}{\omega L} \cdot \frac{4\omega L}{a},

Tờ 36

tr. 34Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

34

x=at22+bπ(atωL)3(ωLa)213ln⁡atωLx = \frac{at^2}{2} + \frac{b}{\pi} \left( \frac{at}{\omega L} \right)^3 \left( \frac{\omega L}{a} \right)^2 \frac{1}{3} \ln \frac{at}{\omega L}

(ở đây chúng tôi đã loại bỏ ngay các thành viên chưa được đốt cháy).
Cuối cùng, để ước tính mức hiệu chỉnh cho txt_x, chúng tôi thay thế tx=2l/at_x = \sqrt{2l/a}, làm phép tính gần đúng đầu tiên, vào công thức cuối cùng:

l=at22+b3π(aωL)(2la)3/2ln⁡2laωL,l = \frac{at^2}{2} + \frac{b}{3\pi} \left( \frac{a}{\omega L} \right) \left( \frac{2l}{a} \right)^{3/2} \ln \frac{\sqrt{2la}}{\omega L},

thời gian bạn đang tìm kiếm là ở đâu?

tx=2la(1−b6πl(aωL)(2la)3/2ln⁡2laωL)=t_x = \sqrt{\frac{2l}{a}} \left( 1 - \frac{b}{6\pi l} \left( \frac{a}{\omega L} \right) \left( \frac{2l}{a} \right)^{3/2} \ln \frac{\sqrt{2la}}{\omega L} \right) =

=2ll(1−b3πa2laωLln⁡2laωL),= \sqrt{\frac{2l}{l}} \left( 1 - \frac{b}{3\pi a} \frac{\sqrt{2la}}{\omega L} \ln \frac{\sqrt{2la}}{\omega L} \right),

ở đâu a=gsin⁡αa = g \sin \alpha, b=kgcos⁡αb = kg \cos \alpha.

I. I. Mazin

Danh sách độc giả,
những người đã gửi đúng lời giải
Hầu hết độc giả đã gửi lời giải bài toán M1106—⟦M1120, F1118—F1132 quản lý bài toán M1106, M1111—M1117, M1120, F1120, F1123, F1125, F1131, F1132.
Dưới đây chúng tôi công bố họ của những người gửi đúng lời giải và những người còn lại bài toán (các số sau họ là chữ số cuối của các số đã giải bài toán).

Toán học
V. Abrahamyan (làng Byurakan, Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Xô viết Armenia) 07, 18;
A. Akimov (Evpatoria) 07, 08, 18, 19;
A. Hakobyan (Yerevan) 18; N. Andrishenko (Elektrostal) 07–09, 18, 19; V. Andrishenko (Vinnitsa) 18; I. Arzhantsev (Kyiv) 07, 08, 18, 19; V. Aryasov (Kyiv) 18; E. Bakenov (Karaganda) 18; V. Baranovsky (Omsk) 07–09, 18, 19; I. Bashuk (Những cây cầu vĩ đại) 07; V. Belousov (Evpatoria) 18; A. Vozdanov (Stary Oskol) 19; I. Borodin (Kirov) 08, 18; I. Boshansky (Riga) 07; I. Bratsina (Chelyabinsk) 18; J. Brener (Vilnius) 07, 18; Yu. Velikina (Diepropetrovsk) 07-10, 18, 19; R. Woodnas (Druskininsky) 18; T. Vovkivsky (Chernivtsi) 08; I. Voznikok (Krasoarmeysky KazSSR) 07; K. Volchenko (Donetsk) 07; M. Vibornov (Kyiv) 07–10, 18, 19; K. Genov (Sofia, NRV) 07; A. Gerasimenko (làng Termrok, vùng Krasnodar) 19; Yu. Grinfeld (Moscow) 07, 08, 18, 19; A. Gurman (Odessa) 07; K. Davtyan (Yerevan) 07, 18; A. Davydov (làng Elfimovo, vùng Gorky) 18; P. Danchev (Plovdiv, NRV) 07; A. Denisov (Izhevsk) 09; Kh. Jafarov (làng Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Xô viết tự trị Turkba) 07, 08; D. Dolgopat (Rutov) 18, 19; Yu. Doroshenko (Odessa) 07; V. Dubrov (Minsk) 07, 08, 18; E. Duda (Kharkov) 18; S. Zharkov (Kyiv) 18; I. Zelenko (Saratov) 07, 08, 18, 19; S. Zelik (Kramatorsk) 07–10, 18, 19; V. Ivlev (Dzhezkazgan) 18; I. Innatov (làng Semenovskoye, vùng Moscow) 07, 08; M. Innatev (Moscow) 18, 19; I. Izmestsev (làng Suna, vùng Kirov) 18, 19; I. Iopne (Moscow) 18, 19; D. Kabysh (Moscow) 07; V. Kaloshin (Kharkov) 07-09; L. Kampinshtein (Kyiv) 07, 08, 18, 19; I. Kaputchina (Moscow) 18; S. Kasamann (Yerevan) 18; I. Kvitashvili (Tbilisi) 18; I. Kirillov (Chernivtsi) 07, 08, 18, 19; A. Korpilov (Rostov-on-Don) 18; A. Korpilov (Moscow) 07, 08, 18, 19; A. Krapivin (Kharkov) 18; Kronin (Leningrad) 19; M. Laba (Lviv) 18; I. Lapusta (Terpopol) 08, 09, 18; V. Levshin (Moscow) 18; S. Lesik (Donetsk) 08; Yu. Litvinova (Kyiv) 07; E. Lomovtseva (Belorets) 07-09, 18; A. Losev (Leningrad) 08; I. Markov (Kyiv) 07-10; V. Marchenko (Minsk) 19; A. Melikyan (Yerevan) 07-09; A. Melnikinov (Krasodar) 07, 08; A. Melnikinov (Moscow) 18; V. Misakyan (Yerevan) 07, 18; A. Mikhailov (Moscow) 07-09; S. Mikhno (Krasodar) 18; A. Morozova (Odessa) 07; R. Muchnik (Vinnitsa) 07–09, 18, 19; O. Naymov (vùng Volga) 18; D. Niksic (Kyiv) 07-09; I. Opulsky (Kyiv) 18, 19; V. Ostrik (Zhdanov) 07; V. Petrenko (Diepropetrovsk) 18; Z. Petrenko (khu định cư Druzhny, vùng Minsk) 07, 09, 18; A. Pilipenko (Kyiv) 18;
(Tiếp theo trang 43)

Tờ 37

tr. 35Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

35

Nhiệm vụ

  1. Tìm hai số sao cho khi nhân số thứ nhất với 2 thì được bình phương của số thứ hai, khi nhân số thứ nhất với 3 thì được lập phương của số thứ hai.

  2. Một ngày nọ, trên một toa tàu, Tanya bắt đầu bảo vệ các từ bằng cách thay thế các chữ cái bằng số của chúng trong bảng chữ cái. Khi bảo vệ điểm đến và điểm đi của tàu, cô rất ngạc nhiên khi thấy chúng chỉ được ghi bằng hai con số:
    211221 — 21221
    Tàu đến từ đâu và đi đâu?

  3. Giải câu đố số học (xem hình). Các số giống nhau phải tương ứng với các chữ cái giống nhau và các số khác nhau phải tương ứng với các chữ cái khác nhau.

  4. hình hiển thị mặt số của đồng hồ từ công ty Tona-Benguet. Màu nào có hiệu quả nhất trên đó: đỏ, xanh hay vàng?

  5. Trong một số số có bốn chữ số, các chữ số được hiển thị và số mới được trừ đi số ban đầu. Kết quả là một số được viết ra bằng một số mới sử dụng cùng các số đó. Đây là số mấy?

Những nhiệm vụ này được giao cho chúng tôi bởi: một học sinh lớp 8 trường trung học Yarak của DASSR G. Magomedov, một học sinh lớp 10 ở Kharkov V. Gorbachev, một học sinh lớp 7 ở làng Protvino, vùng Moscow. O. Ivanova, học sinh lớp 9 ở Kharkov S. Lyashenko và học sinh lớp 7 ở Belogorsk, vùng Crimea. N. Yablochina.

Tờ 38

tr. 36Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

36

Toán 8, 9,10

Bài viết được xuất bản dành cho học sinh lớp chín và lớp mười.

Đạo hàm của hàm phức và hàm nghịch đảo

Từ sách giáo khoa ở trường, bạn biết hai cách giải thích đạo hàm của một hàm - hình học và cơ học *). Bạn biết rằng sự tồn tại đạo hàm của hàm số ff tại điểm xx tương đương với sự tồn tại của một tiếp tuyến không thẳng đứng tại điểm (x;f(x))(x; f(x))

đồ thị của hàm số và hệ số góc của tiếp tuyến này bằng f′(x)f'(x). Ngoài ra, bạn biết rằng đạo hàm của tọa độ theo thời gian là tốc độ tức thời. Bây giờ chúng tôi sẽ giới thiệu cho bạn một cách giải thích khác về đạo hàm. Với sự trợ giúp của nó, chúng tôi sẽ minh họa các công thức đạo hàm của các hàm phức và hàm nghịch đảo.

Đạo hàm là hệ số co dãn

Hãy vẽ hai dòng số - xanh và đỏ. Trên một trong số chúng - màu xanh lam - chúng ta sẽ vẽ các giá trị của đối số và mặt khác - màu đỏ - các giá trị tương ứng của các hàm (trên cùng một tỷ lệ).

Hình 1 và 2 cho thấy điều gì xảy ra với các hàm f(x)=3x+1f(x)=3x+1 và g(x)=x3g(x)=x^3. Như có thể thấy từ hình 1, ​​​​hàm f(x)=3x+1f(x)=3x+1 dịch đại diện-

*) Xem sách giáo khoa lớp 9-10 “Đại số và sự khởi đầu của phân tích” (M., Prosveshchenie, 1988, trang 22-24).

Tờ 39

tr. 37Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

37

mã [−1; 0] vào đoạn [−2; 1], đoạn [0; 1] - vào đoạn [1; 4], đoạn [1; 2] - vào đoạn [4; 7], v.v. Trong tất cả các trường hợp này, độ dài của đoạn tăng gấp 3 lần. Điều này không có gì đáng ngạc nhiên: xét cho cùng, đoạn [a; b] hàm của chúng tôi chuyển thành đoạn [3a+1; 3b+1].

Vì vậy, hàm f(x)=3x+1f(x)=3x+1 thay đổi độ dài của tất cả các đoạn của đường thẳng thực theo cùng một cách: nó nhân với 3. (Nhận xét tương tự đúng với bất kỳ độ dài nào của hàm mới.)

Từ hình 2, rõ ràng hàm (phi tuyến tính) g(x)=x3g(x)=x^3 kéo dài các đoạn nằm ở các vị trí khác nhau trên trục số theo các cách khác nhau: ví dụ: đoạn [0,8; 0,9] - 2,2 lần và đoạn [1,1; 1,2] - 4 lần. Do đó, sẽ không có ý nghĩa gì khi hỏi gg kéo dài các đoạn nằm trên trục số bℓnζb\ell n\zeta của một điểm cho trước bao nhiêu lần. Ví dụ: tại các điểm đóng x=1x=1. Hãy bắt đầu với các đoạn có độ dài 0,1: đoạn [0,9; 1] tăng 2,7 lần và đoạn [1; 1,1] - 3,3 lần. Hãy lấy các đoạn ngắn - [0,99; 1] và [1; 1,01]. Chúng ta có: 0,993≈0,97,1,013≈1,030,99^3\approx 0,97,1,01^3\approx 1,03 (chúng ta để lại hai chữ số thập phân). Do đó, đoạn [1; 1,01] kéo dài 1,013−131,01−1≈3\frac{1,01^3-1^3}{1,01-1}\approx 3 lần; tương tự, đoạn [0,99; 1] kéo dài 13−0,9931−0,99≈3\frac{1^3-0,99^3}{1-0,99}\approx 3 lần. Nếu chúng ta lấy các đoạn thậm chí còn ngắn hơn chứa điểm 1, hệ số giãn sẽ thậm chí gần hơn với 3. Vì vậy, hàm g(x)=x3g(x)=x^3 mở rộng:

1,013−131,01−1=3\frac{1,01^3-1^3}{1,01-1}=3

Gris. 2.

Phân đoạn Grisens gần điểm 1 khoảng 3 lần. Đoạn càng gần điểm x=1x=1 thì hệ số giãn tại điểm x=1x=1 càng gần bằng 3.

Bây giờ hãy lưu ý rằng đối với bất kỳ hàm (vi phân) nào ff, hệ số giãn nở của các đoạn nhỏ gần điểm xx không gì khác hơn là đạo hàm ff tại điểm xx. Trên thực tế, nếu điểm x1x_1 gần với xx thì đoạn [x;x1][x; x_1] sẽ đi vào đoạn [f(x);f(x1)][f(x); f(x_1)] và hệ số giãn nở của nó là f(x1)−f(x)x1−x\frac{f(x_1)-f(x)}{x_1-x} và đây chính là biểu thức được sử dụng để xác định hàm tùy ý tại điểm xx (số thay thế là số gia của đối số, tử số là số gia của hàm). Khi x1x_1 có xu hướng xx (đoạn rút ngắn), tỷ lệ này có xu hướng f′(x)f'(x).

Hãy kiểm tra lựa chọn của chúng ta cho hàm g(x)=x3g(x)=x^3. Như bạn đã biết, g′(x)=3x2g'(x)=3x^2, vậy g′(1)=3g'(1)=3; điều này trùng khớp với hệ số giãn mà chúng tôi đã tìm thấy gần đúng.

Trong các ví dụ của chúng tôi, hệ số giãn nở, tức là đạo hàm, lớn hơn đơn vị; nếu hệ số kéo dài nhỏ hơn một nhưng dương, thì các đoạn gần một điểm nhất định không bị kéo căng mà bị nén (độ dài của chúng được nhân với một số nhỏ hơn 1); nếu f′(x)<0f'(x)<0, thì các đoạn được “lật”: đầu bên trái của đoạn [a; b] đi đến đầu bên phải của đoạn [f(b);f(a)][f(b); f(a)]. Điều này không có gì đáng ngạc nhiên: khi đạo hàm âm, hàm số sẽ loại bỏ, vì vậy từ a<ba<b nó sẽ theo sau f(b)<f(a)f(b)<f(a).

Tờ 40

tr. 38Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

38

Vì vậy, lựa chọn chính của điểm này: các đoạn nhỏ gần điểm xx được kéo dài bởi hàm ff với hệ số gần f′(x)f'(x). Đoạn càng gần điểm xx thì hệ số càng gần f′(x)f'(x). Trong suốt phần tiếp theo, để ngắn gọn, chúng tôi sẽ bỏ qua những giải thích này và viết các cụm từ như “hàm f(x)=x3f(x)=x^3 kéo dài các đoạn gần với điểm 1 theo hệ số 3”. Chúng tôi hy vọng điều này không làm phiền bạn.

Thành phần hàm (hàm phức tạp)

Hãy lấy hàm f(x)=x3+1f(x)=\sqrt{x^3}+1. Phải lấy điểm xx đến điểm x3+1\sqrt{x^3}+1. Việc dịch này có thể được thực hiện theo hai giai đoạn: đầu tiên, chuyển điểm xx sang điểm t=x3+1t=x^3+1, sau đó chuyển điểm tt sang điểm t\sqrt{t}. Hãy xem xét các hàm g(x)=x3+1g(x)=x^3+1 và h(t)=th(t)=\sqrt{t}. Sau đó hóa ra là f(x)=h(g(x))f(x)=h(g(x)). Đôi khi nó được viết như thế này: f=h∘gf=h\circ g và họ nói rằng ff là sự kết hợp của các hàm hh và gg. Về ký hiệu f(x)=h(g(x))f(x)=h(g(x)) họ cũng nói rằng ff được viết dưới dạng hàm phức.

Nếu chúng ta sử dụng biểu diễn sơ đồ của các hàm, chúng ta sẽ nhận được những gì được hiển thị trong hình 3. (Như trước đây, các giá trị xx nằm trên trục màu xanh lam, các giá trị f(x)f(x) nằm trên trục màu đỏ.)

Cách tính hàm phức tùy ý

Chúng ta hãy xem xét hàm số tương tự f(x)=x3+1f(x)=\sqrt{x^3}+1 và tìm hàm số tùy ý của nó tại điểm x=2x=2. Chúng ta đã biết rằng tùy ý tại điểm x=2x=2 là hệ số giãn của các đoạn gần với điểm 2 khi di chuyển từ trục xanh sang trục đỏ (hình 3). Trên đường từ trục màu xanh lam đến trục màu đỏ, đoạn này kết thúc trên trục màu xanh lá cây, trong đó chiều dài của nó được nhân với g′(2)=12g'(2)=12; khi di chuyển từ trục màu xanh lá cây sang trục màu đỏ, độ dài của đoạn kết quả lần lượt được nhân với h′(g(2))=h′(9)=16h'(g(2))=h'(9)=\frac{1}{6}; tổng cộng, do đó,

Tờ 41

tr. 39Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

39

độ dài của đoạn sẽ được nhân với 12⋅16=212 \cdot \frac{1}{6} = 2, sao cho f′(2)=2f'(2) = 2.

Lặp lại lý luận tương tự cho bất kỳ điểm xx nào, chúng ta thu được quy tắc sau:

если f(x)=h(g(x)),то f′(x)=g′(x)⋅h′(g(x)).\text{если } f(x) = h(g(x)), \\ \text{то } f'(x) = g'(x) \cdot h'(g(x)).

Tất nhiên, điều này đúng với mọi hàm hh và gg.

Trong trường hợp của chúng tôi, khi h(t)=t,g(x)=x3+1,f(x)=x3+1h(t) = \sqrt{t}, g(x) = x^3 + 1, f(x) = \sqrt{x^3 + 1}, chúng tôi nhận được

f′(x)=3x2⋅12x3+1.f'(x) = 3x^2 \cdot \frac{1}{2\sqrt{x^3 + 1}}.

Vì vậy, chúng ta đã thu được công thức mà bạn đã biết từ sách giáo khoa cho hàm phức tùy ý. Chúng ta có thể viết một công thức tương tự cho trường hợp ff phức tạp không phải của hai mà của ba, bốn, v.v.

Hàm nghịch đảo

Trên hình 4, hàm f(x)=x3+1f(x) = x^3 + 1 được mô tả theo cách đã được cung cấp cho chúng tôi. Mũi tên liền trên hình này cho biết cách chuyển các điểm xx trên trục của nó thành các điểm y=x3+1y = x^3 + 1 trên trục màu đỏ. Bây giờ, hãy tưởng tượng rằng hình 4 đặt ra một định luật, theo đó, ngược lại, các điểm từ trục màu đỏ được chuyển sang trục màu xanh (mũi tên đi lên hình)—điểm y=x3+1y = x^3 + 1 được chuyển sang điểm xx. Chúng ta có thể biểu thị xx đến yy bằng công thức x=y−13x = \sqrt[3]{y - 1}. Kết quả là một mô tả về chức năng mới. Hãy biểu thị nó bằng chữ cái gg: g(y)=y−13g(y) = \sqrt[3]{y - 1}. Hàm g(y)=y−13g(y) = \sqrt[3]{y - 1} được gọi là hàm nghịch đảo của hàm f(x)=x3+1f(x) = x^3 + 1. Lưu ý rằng trong công thức xác định hàm gg (nói chung trong bất kỳ công thức xác định hàm nào), biến độc lập yy có thể được biểu thị bằng bất kỳ chữ cái nào. Ví dụ: bạn có thể viết g(t)=t−13g(t) = \sqrt[3]{t - 1} hoặc thậm chí g(x)=x−13g(x) = \sqrt[3]{x - 1}.

Cũng lưu ý rằng không phải mọi chức năng đều có nghịch đảo. Ví dụ: hãy lấy hàm f(x)=x2f(x) = x^2. Hàm này lấy cả điểm 2 và điểm (-2) về điểm 4. Nếu gg là nghịch đảo

Tờ 42

tr. 40Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

40

Kaleidoskon, Klanma"

Ở giữa tất cả các quỹ đạo này là Mặt trời, hay liệu chiếc đèn xinh đẹp này có thể được đặt trên cột của một ngôi đền nguy nga ở một nơi khác tốt hơn, nơi nó có thể chiếu sáng mọi thứ?
N. Konernik

Nó có quen thuộc với bạn không?

chuyển động quỹ đạo?

Câu hỏi và nhiệm vụ

  1. Khi nào cư dân trên Trái đất di chuyển nhanh hơn quanh Mặt trời - vào buổi trưa hay nửa đêm?

  2. Khi nào Trái đất chuyển động nhanh theo quỹ đạo quanh Mặt trời - vào mùa đông hay mùa hè?

  3. Tại sao chúng ta không thể phóng một vệ tinh liên tục theo dõi một khu vực trên Trái đất nằm ở một vĩ độ nhất định?

  4. Các nhà thiên văn học đã chứng minh rằng vận tốc của từng phần riêng lẻ của vành đai Sao Thổ không tỷ lệ thuận với khoảng cách của chúng tới trục quay. Khám phá này sẽ dẫn đến kết luận gì về cấu trúc của chiếc nhẫn?

  5. Có thể so sánh chu kỳ quỹ đạo của Trái đất và Mặt trăng bằng định luật thứ ba của Kepler không?

  6. Lực hút của Mặt trời lên Mặt trăng mạnh gần gấp đôi lực hút của Trái đất. Tại sao Mặt trăng là vệ tinh của Trái đất mà không phải là một hành tinh độc lập?

  7. Một hành tinh hoặc vệ tinh có thể chuyển động đều theo quỹ đạo hình elip không?

  8. Tốc độ góc quay của hành tinh giả định sao cho ở vùng xích đạo, vật thể ở trạng thái hoàn toàn không trọng lượng. Cần phải làm gì để truyền vận tốc vũ trụ đầu tiên tới vật thể ở đó?

Nhiều thế kỷ đã trôi qua, từ nỗ lực của người xưa nhằm tìm ra mô hình chuyển động của các hành tinh - “những ngôi sao lang thang” - cho đến công trình của Copernicus. Trên thực tế, thông qua các tác phẩm của Copernicus và công trình tiếp theo của ông, một bước tiến khổng lồ đã được thực hiện quyết định toàn bộ sự phát triển tiếp theo của khoa học thiên văn. Tất nhiên, kể từ đó, nhân loại đã làm phong phú thêm khả năng của mình một cách vô cùng lớn đến mức có thể nghiên cứu cấu trúc của hệ mặt trời trực tiếp từ tàu vũ trụ quốc tế. Tuy nhiên, nghiên cứu không gian hiện đại đã không dẫn đến sự thay đổi các định luật cơ bản về chuyển động của hành tinh, được thiết lập từ thời thiên văn học chỉ có thể quan sát được. Hơn nữa, bạn sẽ tin chắc rằng với sự giúp đỡ của họ, bạn có thể giải quyết các vấn đề chỉ nảy sinh khi thời đại vũ trụ ra đời.

40

Tờ 43

tr. 41Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

41

  1. Hãy tưởng tượng Trái đất được “đặt” lên một cái bàn quay quanh Mặt trời. Nó sẽ ấn vào bàn với lực bao nhiêu?
  2. Tốc độ tuyến tính của một vệ tinh di chuyển trên quỹ đạo trong bầu khí quyển loãng của Trái đất thay đổi như thế nào do lực cản của không khí?

Kinh nghiệm vi mô tinh thần
Hãy tưởng tượng bạn ở vị trí của một phi hành gia, quay trở lại tàu vũ trụ với tốc độ “vượt trội”. Bạn có thể bị va chạm khi đâm vào một con tàu không? Rốt cuộc, mọi thứ sẽ xảy ra trong môi trường không trọng lực…

Thật thú vị rằng…
…Mark Twain được sinh ra vài tuần sau khi sao chổi Halley xuất hiện vào năm 1835, và qua đời một ngày sau khi sao chổi đạt cực đại

Malhy liên hợp với Mặt trời vào năm 1910. Trước đó không lâu, Twain đã nói đùa với bạn bè rằng vì anh sinh cùng năm nên

sự xuất hiện đầu tiên của Sao chổi Halley, sau đó anh ấy sẽ biết ngay sau lần trở lại tiếp theo của nó.
…bất chấp sự suy đồi cơ bản của nó, hệ thống

Potolema giúp dự đoán các hiện tượng thiên thể với bất kỳ mức độ chính xác nào. Với sự trợ giúp của nó, nghịch lý thay, có thể giải quyết được một số vấn đề bài toán ví dụ, du hành vũ trụ hiện đại để tính toán quỹ đạo của các loài sống có thể nhìn thấy trên bầu trời, quỹ đạo và hệ thực vật trên Trái đất. Thảm họa gắn liền với quỹ đạo của chúng và đó là lý do tại sao nó vẫn chưa được phát hiện.

Những gì cần đọc trong «Kvant» về chuyển động quỹ đạo (các ấn phẩm của những năm gần đây)

  1. “Định luật Kepler và Vật lý học đường” - 1986, số 2, tr. 49;
  2. “Tốc độ vũ trụ thứ hai” - 1986, số 3, tr. 21;
  3. “Mặt trăng di chuyển như thế nào?” - 1986, số 4;
  4. “Chuyến bay tới Mặt trời” - 1986, số 4, tr. 18;
  5. “Nghịch lý Sputnik” - 1986, số 5, tr. 14;
  6. “Điều khiển trong không gian” - 1987, số 2, tr. 48;
  7. “Định luật vạn vật hấp dẫn” - 1987, số 11, tr. 36;
  8. “Kính vạn hoa «Kvant»” - 1987, số 11.

Tờ 44

tr. 42Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

42

Của tôi nằm trong khoảng −π2;π2-\frac{\pi}{2}; \frac{\pi}{2} (hình 6). Các đoạn gần điểm xx được hàm ff kéo dài thêm f′(x)=1cos⁡2xf'(x) = \frac{1}{\cos^2 x} lần. Điều này có nghĩa là các đoạn gần điểm y=tgxy = tg x được hàm gg kéo dài thêm (1:1cos⁡2x)=cos⁡2x(1 : \frac{1}{\cos^2 x}) = \cos^2 x lần. Vì vậy, g′(y)=cos⁡2xg'(y) = \cos^2 x. Tất cả những gì còn lại là biểu diễn vế phải theo yy. Để làm điều này, chúng tôi sử dụng danh tính cos⁡2x=11+tg2x\cos^2 x = \frac{1}{1 + tg^2 x}. Từ đó chúng ta thu được g′(y)=11+tg2x=11+y2g'(y) = \frac{1}{1 + tg^2 x} = \frac{1}{1 + y^2}.

Vì vậy, (arctgy)′=11+y2(\arctg y)' = \frac{1}{1 + y^2}. Điều thú vị là đạo hàm của hàm lượng giác nghịch đảo được cho bởi một biểu thức rất đơn giản không chứa bất cứ điều gì liên quan đến lượng giác.

S. M. Lvovsky

Trường học yêu thích bài toán

lớp tám

  1. Các số tự nhiên mm và nn sao cho m>nm > n, mm không chia hết cho nn và có cùng số dư khi chia cho nn cũng như m+nm + n khi chia cho m−nm - n. Tìm tỉ số m:nm:n.
  2. Chứng minh rằng mọi cấp số cộng vô hạn gồm các số tự nhiên đều chứa một cấp số nhân vô hạn.
  3. Với aa và bb thì phương trình x2+a∣x∣+b=0x^2 + a|x| + b = 0 có ​​4 lời giải?
  4. Bên trong hình vuông, trên cạnh 1 có một hình tam giác, mỗi cạnh ít nhất bằng 1. Chứng minh rằng tâm hình vuông nằm trong tam giác này.
  5. Hai đường tròn không bằng nhau được cho trên một mặt phẳng. Tìm quỹ tích trung điểm của các đoạn nối các điểm trên đường tròn này với các điểm trên đường tròn khác.

lớp chín
6. Giải phương trình
2[x2−4]=3[1/x].2^{[x^2 - 4]} = 3^{[1/x]}.
7. Giải hệ phương trình
{x99y99+3x2−y2=3,x99y99+2x2−2y2=1,x99y99−x2−3y2=−3.\begin{cases} x^{99}y^{99} + 3x^2 - y^2 = 3, \\ x^{99}y^{99} + 2x^2 - 2y^2 = 1, \\ x^{99}y^{99} - x^2 - 3y^2 = -3. \end{cases}
8. Đa thức a0xn+a1xn−1+⋯+ana_0x^n + a_1x^{n-1} + \dots + a_n nhận giá trị nguyên tại tất cả các điểm nguyên xx. Một trong các hệ số aia_i của nó có thể bằng 1/13 không?

  1. Có bao nhiêu số dương trong một trăm số hạng đầu tiên của dãy?
    sin⁡1∘,sin⁡10∘,sin⁡100∘,sin⁡1000∘,…\sin 1^\circ, \sin 10^\circ, \sin 100^\circ, \sin 1000^\circ, \dots
  2. Hình chiếu của một đoạn thẳng lên hai cạnh của một tam giác đều bằng 2 và 3. Tìm hình chiếu của đoạn thẳng này lên cạnh thứ ba.

lớp mười
11. a) Cạnh ngắn nhất của tam giác có độ dài a=1a = 1, cạnh dài nhất có độ dài b=2b = 2, một trong các góc là φ=30∘\varphi = 30^\circ. Tìm độ dài cạnh thứ ba. 6) Số lớn nhất lời giải mà bài toán trước đó có thể có khi chọn đúng các số a,b,φa, b, \varphi (tất nhiên là a>0,b>0,0<φ<180∘a > 0, b > 0, 0 < \varphi < 180^\circ) là bao nhiêu?
12. Phương trình Kubische và phương trình bậc hai, cả hai đều có hệ số cao nhất là 1 và hệ số hữu tỉ, đều có điểm chung là lời giải. Chứng minh rằng phương trình lập phương có hữu tỉ lời giải.
13. Giá trị tối thiểu của hàm y=(x−a)4+(x−b)4+(x−c)4y = (x - a)^4 + (x - b)^4 + (x - c)^4 là 0 và giá trị tối thiểu của hàm y=(x−a)4+2(x+b)4+(x−c)4y = (x - a)^4 + 2(x + b)^4 + (x - c)^4 là 4. Tìm a,ba, b và cc.
14. Tìm tất cả xx mà
sin⁡x≤sin⁡2x≤⋯≤sin⁡10x.\sin x \leq \sin 2x \leq \dots \leq \sin 10x.
15. Chứng minh rằng khi cắt một mặt phẳng tạo thành một góc tam giác đều có các đường thẳng phẳng thì có thể thu được tam giác nhọn bất kỳ.

Ấn phẩm được chuẩn bị bởi
D. V. Fuks

Tờ 45

tr. 43Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

43

Danh sách độc giả gửi đúng lời giải
(Để bắt đầu, xem trang 34)

M. Piskarev (Baku) 18; O. Pikhurko (Nesterov, vùng Lviv) 18; K. Polozhan (Yerevan) 18; A. Podobryaev (Volgograd) 09, 18, 19; M. Polykov (Moscow) 18; D. Pulatov (Tashkent) 18; V. Radulin (Moscow) 07–09, 18, 19; A. Rasperada (Brest) 07, 08, 18; I. Rakhmetov (làng Tyukla AzSSR) 07; L. Rakhmetov (làng Tyukla AzSSR) 07; M. Rachaev (Vinnitsa) 18; L. Rabova (Klin) 07; E. Sabirov (Krasnogorsk) 18; A. Serebrykov (Moscow) 08, 09, 18, 19; S. Sidorenko (Kharkov) 07, 18; O. Sitnitsky (Kharkov) 07; A. Skabelin (Baranovichi) 18; A. Skopenkov (Saratov) 07–10, 18, 19; G. Tagrakovsky (Gayvoron) 07, 09; G. TerSkov (Baku) 07, 18; S. TerSkov (Baku) 07, 18; S. Tikhonov (Voronezh) 07–09, 18, 19; D. Tursunov (Karaganda) 08, 18; A. Tyugenkov (Ust-Kamenogorsk) 18; K. Ushakov (Kyiv) 07, 18, 19; A. Fedotov (Krasnogorsk) 18; D. Feldman (làng Chernogolovka, vùng Moscow) 07–09, 18, 19; R. Khairulaev (Novosibirsk) 18; M. Khasidovsky (Tashkent) 08, 09, 18, 19; R. Khuzhamov (huyện Shovot, vùng Khorezm) 07; V. Tsvetkov (Sofia, Belarus) 18; A. Tsinker (Tashkent) 09, 18; N. Cherenanova (Tselinograd) 18; M. Chernin (Kursk) 09; V. Chubur (Kyiv) 18; A. Chuprina (Pryluki) 07; A. Shapoval (Kyiv) 08, 18; A. Schindler (Fedosiya) 18; V. Shtogland (Kursk) 09, 19; S. Shuk (Rzhev) 18; A. Edamov (Gorokhovets) 07, 08, 18, 19; F. Yusupov (Verkhnyaya Tura, vùng Sverdlovsk) 07, 09; M. Yalmurov (Alma-Ata) 18.

Vật lý

R. Abubakirov (Izhevsk) 18; A. Babkin (Kyiv) 21, 24, 26, 27; A. Bashkotov (Novopolon) 21, 27, 29; I. Bashuk (Những cây cầu vĩ đại) 29; V. Belonoz (Sary Oskol) 24, 27, 29; O. Bely (Baku) 18, 29; D. Berezhnoy (Zaporozhye) 21, 27, 29; V. Beregstetsky (Vinnitsa) 21, 24, 27, 29; I. Beregstetsky (Vinnitsa) 24; V. Beskrovny (Donetsk) 19, 21, 22, 26, 27; A. Bespergtov (Alma-Ata) 21; A. Bespergtov (Izhevsk) 18; I. Belyavas (Roston-on-Don) 18, 26, 27; V. Bobrov (Zheleznogorsk) 21; S. Bobrovik (Chernivtsi) 19, 21, 24, 27, 29; P. Bolotskikh (Gubkin) 27, 29; S. Burdin (làng Ulbino, vùng Novosibirsk) 18; S. Vychkhin (Evpatoria) 27; E. Byazrova (Tbilisi) 21, 22, 24, 29; S. Valyukh (Kyiv) 21, 27; M. Vanyushov (Leningrad) 24, 29; A. Vinnitsky (Kaluga) 24; V. Visotsky (Kyiv) 21, 22, 28-30; E. Gabrilovich (Minsk) 19, 24; V. Gavensky (Baku) 19, 29; E. Garkushev (Gukovo) 27; S. Gerasimov (Kharkov) 21; I. Glanenko (Grozny) 21, 29; V. Golovko (Sary Oskol) 24, 27; I. Gorbunov (Saratov) 27; Yu. Grinfeld (Moscow) 24, 30; V. Gula (Kyiv) 26, 27; V. Súng-

Tờ 46

tr. 44Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

44

Một con thoi, hai con thoi…

V. V. NIKOLAEV

Và ngọn lửa sáng hơn, niềm tin không còn nữa,
Con thoi lừa dối thật đơn giản làm sao.
V. Ropshin, 1911

Từ lâu, doanh nghiệp uy tín nào cũng phải dựa vào 3 trụ cột. Việc con người khám phá không gian gần Trái đất theo nghĩa này cũng không ngoại lệ. “Cá voi” của ngành du hành vũ trụ là các hệ thống không gian trọn gói cung cấp khả năng phóng tải trọng lên quỹ đạo, phương tiện để nó quay trở lại Trái đất và các cơ sở trên quỹ đạo.

Trong những năm đầu tiên của kỷ nguyên vũ trụ, Liên Xô và Hoa Kỳ tuân thủ các khái niệm tương tự trong việc xây dựng các chương trình không gian của họ, bao gồm cả chương trình có người lái, nhưng theo năm tháng, sự khác biệt bắt đầu xuất hiện ngày càng thường xuyên hơn.

Năm 1961, tàu vũ trụ đầu tiên trên thế giới, Vostok, được phóng ở Liên Xô. Một con tàu tương tự (về nhiệm vụ) - “Mercury” - được tạo ra cùng năm ở Hoa Kỳ. Theo sau họ là Voskhod và Gemini. Thế hệ tàu tiếp theo - Soyuz và Apollo, mặc dù chúng xuất hiện cùng thời điểm (1967-1968), không chỉ khác nhau về thiết kế mà còn về mục đích sử dụng. Tàu vũ trụ Soyuz được hình thành như một phương tiện hoạt động chủ yếu với các trạm quỹ đạo và (tùy theo điều kiện) đang hoạt động và hoàn thiện. Số lần phóng lên tới sáu chục! Tàu chở hàng Progress cũng được chế tạo trên cơ sở của nó (bốn mươi lần hạ thủy nữa). Tàu vũ trụ Apollo được chế tạo như một phần trong chuyến thám hiểm Mặt trăng của Mỹ và sau khi hoàn thành xuất sắc (năm 1972), đã được sử dụng nhiều lần cho các chuyến bay đến trạm Skylab của Mỹ và theo chương trình của dự án Soyuz - Apollo của Liên Xô-Mỹ.

Tờ 47

tr. 45Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

45

Lần phóng cuối cùng của nó diễn ra vào năm 1975.

Trạm quỹ đạo dài hạn đầu tiên của Liên Xô, Salyut, được phóng vào năm 1971. Sau đó, một số trạm nữa đã được phóng lên quỹ đạo. Hoa Kỳ giới hạn ở một trạm không gian (Skylab), được chế tạo trên cơ sở các tầng trên của tên lửa đẩy Saturn 5 (LV) (1973).

Vào những năm sáu mươi, một số phương tiện phóng thuộc các loại khác nhau đã được tạo ra ở Liên Xô và Hoa Kỳ. Trong số đó có các phương tiện phóng Cosmos, Soyuz và Proton của Liên Xô. Tên lửa cuối cùng có khả năng phóng tải trọng lên tới 20 tấn lên quỹ đạo. Phương tiện phóng mạnh nhất của Mỹ là phương tiện phóng Saturn-5 được chế tạo đặc biệt cho chương trình mặt trăng (nó phóng hơn 130 tấn vào quỹ đạo Trái đất thấp). Các tên lửa theo sau nó (thuộc họ Titan) đã phóng một hàng hóa có khối lượng kém hơn so với Saturn 5 về khối lượng.

Đối với việc đưa hàng hóa và phi công trở lại quỹ đạo, phương tiện thực tế duy nhất là chính các con tàu có người lái, hay đúng hơn là các phương tiện hạ cánh của chúng.

Vào đầu những năm 70, do kết thúc chương trình nghiên cứu Mặt trăng, Hoa Kỳ đã ngừng sản xuất phương tiện phóng Saturn 5 và tàu vũ trụ Apollo và bắt đầu phát triển Hệ thống vận chuyển không gian có thể tái sử dụng (MTKS) Tàu con thoi *). Theo kế hoạch ban đầu, giai đoạn quỹ đạo bao gồm trong thành phần của nó sẽ là đưa hàng hóa và con người đến trạm quỹ đạo mới. Sau đó, do báo cáo tài chính, việc sản xuất nhà ga bị bỏ dở và Tàu con thoi trở thành “edin trong hai người”.

Liên Xô tập trung vào việc tạo ra các trạm quỹ đạo. Các trạm thế hệ đầu tiên đã được thử nghiệm trên chuyến bay. Cái tiếp theo đang được phát triển (với hai khớp nối, tăng năng lượng, có khả năng tiếp nhiên liệu). Đây là một bước hướng tới việc tạo ra các trạm ươm lâu dài. Việc vận chuyển thủy thủ đoàn và hàng hóa được thực hiện đầy đủ để khử nhiễm, cũng như bằng các phương tiện nối tiếp, do đó tương đối rẻ, do đó không cần phải tạo ra MTKS tương tự như của Mỹ. Hơn nữa, chi phí phóng Tàu con thoi hóa ra lại cao hơn gấp nhiều lần so với tính toán sơ bộ. Điều cần thiết là một bước định tính sẽ quyết định bài toán không chỉ trong thập kỷ tới mà còn trong nhiều năm tới.

Ở một mức độ nào đó, bước này là việc tạo ra bộ công cụ “Năng lượng” - “Buran”. Theo đặc điểm của nó, “Buran” về nhiều mặt gợi nhớ đến người đàn ông Mỹ. Và vấn đề ở đây không chỉ nằm ở khí động học, các quy luật của chúng đều giống nhau. Nhiều lời giải được các chuyên gia Mỹ áp dụng là hợp lý và điều khá tự nhiên là các nhà thiết kế của chúng tôi cũng đi đến kết quả tương tự lời giải.

Tuy nhiên, cũng có những khác biệt đáng kể. Điều này đặc biệt áp dụng cho tất cả các bộ “Năng lượng” - “Buran”. Điều quan trọng ở đây là sự hiện diện của một phương tiện phóng có khả năng hoạt động độc lập với Buran. “Năng lượng”,

Tờ 49

tr. 47Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

47

chạy》 bốn động cơ máy bay và nâng nó lên như một chiếc máy bay thông thường. Những người đầu tiên bay là Igor Volk và Rimantas Stankevicius - những ứng cử viên chính cho phi hành đoàn vũ trụ Buran đầu tiên. Một năm sau, họ hoàn toàn “tin tưởng vào hệ thống tự động hóa” và điều đó không làm họ thất vọng – nó đã hạ cánh máy bay từ độ cao 4 km.

Hai năm nữa trôi qua trước khi Buran “nhận được chứng nhận” cho chuyến bay vào quỹ đạo. Lúc này, một bãi đáp dài khoảng 5 km, rộng 80 m đã được chuẩn bị sẵn cho anh. Một sân bay đã được thành lập với tất cả các thiết bị vô tuyến cần thiết để đảm bảo hạ cánh quanh năm, bao gồm cả tự động.

Vì vậy, vào ngày 15 tháng 11 năm 1988, phương tiện phóng tên lửa vạn năng Energia, gắn trên tàu quỹ đạo Buran, đã cất cánh khỏi bệ phóng. Chúng ta đã hoàn thành thời gian quy định cho “dầm bên”, giai đoạn thứ hai…
Đã đến lúc Buran phải chia tay.
Ăn! Động cơ của tàu quỹ đạo đã được bật. (Đặc điểm của phương án phóng Buran là phương tiện phóng ở cuối giai đoạn hoạt động tạo điều kiện cho chính Buran tự phóng nó lên quỹ đạo. Toàn bộ giai đoạn phóng phương tiện phóng mất khoảng 8 phút.) Bây giờ, bằng cách phóng hệ thống đẩy hai lần, con tàu sẽ được phóng vào quỹ đạo tham chiếu. Một nửa bài toán - đưa vào quỹ đạo - đã hoàn thành. Phép đo từ xa đã cho chúng ta biết tàu lượn hoạt động như thế nào trong một môi trường xa lạ, nơi không có luồng không khí hoặc trọng lượng. Lượt một, lượt thứ hai… Chương trình hạ cánh được khởi động - phần quan trọng nhất của bài kiểm tra. Con tàu dùng động cơ quay về phía trước để tạo ra xung lực phanh và trước khi đi vào khí quyển, nó sẽ trở lại vị trí bình thường. Tín hiệu từ con tàu đã biến mất - Buran đang bay trong plasma. Ở độ cao khoảng 40 km, cách đường băng 400 km, sự tương tác của các hệ thống trên máy bay với các cơ sở sân bay bắt đầu…

Buran đang tiếp cận bãi đáp. Đèn hiệu vô tuyến-rơle

Tờ 50

tr. 48Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

48

cho phép tổ hợp trên tàu xác định vị trí của con tàu. Trong phần cuối cùng, trước khi hạ cánh, hệ thống hạ cánh tự động kỹ thuật vô tuyến vi sóng tạo thành một “đường vô tuyến” tương ứng chính xác với đường hạ cánh được chỉ định. Đổi lại, thiết bị trên tàu của hệ thống hạ cánh sau khi nhận và xử lý tín hiệu sẽ cung cấp thông tin chính xác về tọa độ của tàu. Dựa trên thông tin này, tổ hợp máy tính trên tàu tạo ra các lệnh điều khiển cho Buran.

Vậy là chuyến bay vào vũ trụ đầu tiên của Buran đã hoàn thành. Sau khi phóng từ Sân bay vũ trụ Baikonur lúc 6 giờ sáng theo giờ Moscow, anh quay trở lại đó 205 phút sau đó.

Phải làm gì, hay nói đúng hơn, việc tạo ra một con tàu có thể tái sử dụng của Liên Xô sẽ mang lại cho chúng ta điều gì? (Ngày nay, kinh nghiệm đã được tích lũy khi vận hành Tàu con thoi của Mỹ - tính đến ngày 1 tháng 1 năm 1989, trong gần 8 năm kể từ khi bắt đầu hoạt động, chỉ có 26 chuyến bay thành công thuộc 4 mẫu của nó được thực hiện, tức là trung bình một chuyến bay của mỗi tàu vũ trụ mỗi năm: con số này ít hơn nhiều so với kế hoạch. Để phóng hàng hóa thông thường lên quỹ đạo, hệ thống này hóa ra không hiệu quả lắm. Con tàu đơn giản là không phù hợp để làm việc lâu dài trên quỹ đạo và việc biến nó thành một nhà ga chẳng có ý nghĩa gì - nó sẽ quá đắt và tiện lợi.) Khả năng đưa các vệ tinh bị hỏng khỏi quỹ đạo?

Người ta nói điều thú vị nhất đối với tôi là người quan tâm đến tôi. Vì vậy, hãy cùng lắng nghe nhà thiết kế của “Buran” - Yu. P. Semenov.

— Việc đưa các vệ tinh đã hết tuổi thọ về Trái đất để phóng lại hoặc đơn giản là đưa chúng ra khỏi quỹ đạo do những hỏng hóc không lường trước chỉ là một trong những bài toán, vấn đề này có thể được giải quyết bằng tàu Buran. Thật khó để mong đợi bất kỳ “lợi ích” đặc biệt nào ở đây, nếu bạn tính đến… rằng theo thời gian, sự lỗi thời của các vệ tinh sẽ xảy ra… Nhưng trong một số trường hợp, việc trở lại Trái đất của một tổ hợp nghiên cứu độc đáo và rất đắt tiền có thể cực kỳ quan trọng… Nhưng vẫn vậy bài toán Chúng tôi coi việc quay trở lại là một giải pháp ngẫu nhiên và giải pháp chính là phóng các vật thể đắt tiền dựa trên các thiết bị khoa học độc đáo - ví dụ: kính thiên văn quang học lớn với thiết bị điện tử phức tạp.*)

Một hướng khác, Yu nói. P. Semenov, là việc thực hiện các dự án đắt tiền liên quan đến việc sử dụng người thao tác và robot. Trong các trường hợp khác, phương tiện khấu trừ rõ ràng vẫn có giá thấp hơn. Vì vậy, chương trình không gian được báo cáo được cho là sẽ được xây dựng trên sự kết hợp hợp lý các phương tiện. Một ví dụ là dự án đang được thảo luận về một con tàu (nặng hơn 450 tấn) phục vụ chuyến thám hiểm sao Hỏa. Con tàu liên hành tinh được cho là sẽ được lắp ráp trên quỹ đạo vệ tinh từ các khối do Energey phóng lên, với sự tham gia của Buran.

Có những ý tưởng khác để sử dụng cả “Buran” và “Energia”, nhưng tôi tin rằng ở đây, như thường lệ (và bắt đầu dưới thời S.P. Korolev), nguồn cung được thúc đẩy bởi nhu cầu. Thời cơ sẽ đến, khách hàng sẽ xuất hiện cả trong nước và ngoài nước. Như vậy, với việc đưa tổ hợp Energia-Buran vào thử nghiệm, các nhà du hành vũ trụ Liên Xô sẽ có những con cá voi khá mạnh: LV - với tải trọng vài tấn (có triển vọng tăng lên vài trăm tấn); tàu vũ trụ Buran, có khả năng phóng 30 tấn lên quỹ đạo và trả lại khoảng một nửa khối lượng này; một tổ hợp quỹ đạo cố định dựa trên trạm Mir và các mô hình thuộc loại «Kvant».

Không ai có số tiền lớn như vậy. Và ở đây, điều rất quan trọng là không bỏ lỡ cơ hội mà những thành tựu của chúng ta về nhiều đặc điểm của ngành du hành vũ trụ mang lại…

Tờ 52

tr. 50Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

50

“Liên minh” công bố cuộc thi

Hiệp hội vũ trụ trẻ nổi tiếng “Soyuz” và Viện các vấn đề y tế và sinh học của Bộ Y tế Liên Xô đang tổ chức một cuộc thi dành cho thí nghiệm sinh học tốt nhất trong không gian.

Năm 1987, Liên Xô phóng vệ tinh phi huấn luyện Cosmos 1877: “vườn thú” mục tiêu được phóng vào quỹ đạo Trái đất tầm thấp. Các thí nghiệm khoa học đã được thực hiện trên vệ tinh sinh học để hiểu mức độ ảnh hưởng của sự không liên quan đến đời sống của sinh vật. Điều phi giáo dục nhất là hai thí nghiệm đã được phát minh, chuẩn bị và “tiến hành” bởi học sinh (học sinh lớp 8-9). Họ quảng bá tại sân bay vũ trụ, tham gia trang bị vệ tinh, báo cáo kết quả tại hội đồng các nhà khoa học và thậm chí tại một hội nghị chuyên đề quốc tế.

Dự kiến, vệ tinh sinh học tiếp theo của Liên Xô sẽ được phóng vào tháng 7 - 8 năm nay. Trên tàu cũng sẽ có không gian cho một thí nghiệm do học sinh chuẩn bị. Lần trước, hóa ra có rất nhiều đề xuất, nhưng tất nhiên, chỉ có một, thử nghiệm tốt nhất, sẽ thành công. Nó phải thú vị (nguyên bản, có ý nghĩa), thực tế (khả thi) và được chuẩn bị độc lập.

Nếu bạn quyết định tham gia cuộc thi thì:

đưa ra đáp số rõ ràng cho câu hỏi tính không thể thu hồi ảnh hưởng như thế nào đến phiên bản đã chọn của dự án, chỉ số về tuổi thọ của nghiên cứu;

chứng minh rằng sinh vật được chọn chắc chắn sẽ sống sót và trở về Trái đất an toàn (thời gian bay 17 ngày, khối lượng tối đa được phân bổ cho thí nghiệm, 3-4 hộp diêm, không có ánh sáng, nhiệt độ phòng, bầu không khí trong vệ tinh bình thường, giống trái đất, nên sử dụng bao bì trong cabin vệ tinh, bạn cũng nên bảo quản thức ăn cho những sinh vật đã chọn).

Các hậu quả của thí nghiệm và việc xử lý kết quả sau khi vệ tinh sinh học hạ cánh sẽ phải do Viện Các vấn đề Y tế và Sinh học thực hiện (ban tổ chức cuộc thi sẽ đài thọ chi phí đi lại, ăn ở khách sạn và di chuyển đến sân bay vũ trụ).

Đề xuất của bạn đã được gửi đến địa chỉ: 123007 Moscow, Khoroshevskoye Shosse, 76a, Viện các vấn đề y sinh của Bộ Y tế Liên Xô, Alexey Mikhailovich Alpatov.

Chúng tôi chúc bạn thành công!

Tờ 53

tr. 51Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

51

phương pháp lobachevsky

Tiến sĩ Khoa học Vật lý và Toán học
A. L. BRUDNO

Người sáng tạo ra hình học phi Euclide N. I. Lobachevsky cũng đã nghĩ ra phương pháp tính gần đúng các phương trình đại số lời giải (với hệ số thực)

a0+a1x+a2x2+⋯+anxn=0.(1)a_0 + a_1x + a_2x^2 + \dots + a_nx^n = 0. \quad (1)

Phương pháp này cho phép bạn tìm giá trị tuyệt đối của nghiệm có mô đun cực đại. Sau đó, dấu của nghiệm có thể dễ dàng được xác định bằng cách thay thế vào phương trình đã cho. Hạn chế duy nhất trong việc sử dụng phương pháp này là gốc có giá trị tuyệt đối tối đa phải là duy nhất. Ví dụ, nếu nó hoàn chỉnh, thì đã có hai trong số chúng (nghĩa là nó cũng là liên hợp phức) và phương pháp này không thể áp dụng được. Sau đó, phương pháp này đã được cải tiến và có thể tìm thấy tất cả các nghiệm của phương trình nếu mô-đun của chúng khác nhau.

Ý tưởng của Lobachevsky như sau. Chúng ta hãy thay thế phương trình đã cho (1) bằng một phương trình khác có nghiệm bằng bình phương các nghiệm của phương trình đã cho. Chúng tôi sẽ lặp lại kỹ thuật này nhiều lần. Khi đó, các nghiệm của phương trình sẽ được “bình phương”, rồi đến lũy thừa thứ 4, đến bậc 8, v.v. Kết quả là, nghiệm có mô đun cực đại bắt đầu đóng vai trò lấn át so với các nghiệm khác và có thể dễ dàng tính toán từ các hệ số của phương trình thu được (xem bên dưới). Nếu bây giờ căn của đáp số được chuyển thành lũy thừa thì chúng ta sẽ nhận được giá trị tuyệt đối (xấp xỉ) của nghiệm của phương trình ban đầu.

  1. Vì vậy, Lobachevsky cần tìm một đa thức có nghiệm bằng bình phương của các nghiệm của đa thức ban đầu, và ông phải tìm nó mà không cần tính nghiệm của đa thức ban đầu. Hãy xem lobachevsky đã làm gì. Chúng ta được cho một đa thức

P(x)=a0+a1x+a2x2+⋯+anxn.(2)P(x) = a_0 + a_1x + a_2x^2 + \dots + a_nx^n. \quad (2)

Có một định lý: đa thức P(x)P(x) có thể biểu diễn dưới dạng

P(x)=an(x−x1)(x−x2)…(x−xn),P(x) = a_n(x - x_1)(x - x_2) \dots (x - x_n),

trong đó x1,x2,…,xnx_1, x_2, \dots, x_n là nghiệm của phương trình P(x)=0P(x) = 0 (ở trường, điều này chỉ được nghiên cứu với n=2n=2 và được gọi là “phân tích nhân tử của tam thức bậc hai”). Hãy lấy đa thức P(−x)P(-x). Nó có thể được viết dưới dạng

P(−x)=a0−a1x+a2x2−⋯+(−1)nanxn.P(-x) = a_0 - a_1x + a_2x^2 - \dots + (-1)^n a_nx^n.

hoặc

P(−x)=an(−x−x1)(−x−x2)…(−x−xn),P(-x) = a_n(-x - x_1)(-x - x_2) \dots (-x - x_n),

hoặc thậm chí như thế này:

P(−x)=(−1)nan(x+x1)(x+x2)…(x+xn).P(-x) = (-1)^n a_n(x + x_1)(x + x_2) \dots (x + x_n).

Xét tích của đa thức

P(x)P(−x)=(−1)nan2(x2−x12)(x2−x22)…(x2−xn2).P(x)P(-x) = (-1)^n a_n^2(x^2 - x_1^2)(x^2 - x_2^2) \dots (x^2 - x_n^2).

Tờ 54

tr. 52Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

52

Lưu ý rằng nó không chứa sức mạnh kỳ lạ xx. Nếu thay thế x2x^2 bằng tt trong tích này, chúng ta sẽ nhận được đa thức cần thiết

Q(t)=(−1)nan2(t−x12)(t−x22)…(t−xn2),Q(t) = (-1)^n a_n^2 (t - x_1^2) (t - x_2^2) \dots (t - x_n^2),

có các căn bằng bình phương các căn của đa thức đã cho P(x)P(x). Để tính các hệ số bkb_k của đa thức Q(t)Q(t)

Q(t)=b0+b1t+b2t2+⋯+bn−1tn−1+bntnQ(t) = b_0 + b_1 t + b_2 t^2 + \dots + b_{n-1} t^{n-1} + b_n t^n

bạn có thể thay đổi P(x)P(x) và P(−x)P(-x), đưa các thuật ngữ tương tự cho cùng lũy ​​thừa xx (các lũy thừa lẻ sẽ biến mất) và thay thế x2,x4,…x^2, x^4, \dots bằng t,t2,…t, t^2, \dots.

Dưới đây là công thức cho các hệ số bkb_k cho n=3n=3 và n=4n=4:

n=3;a0+a1x+a2x2+a3x3=0n = 3; a_0 + a_1 x + a_2 x^2 + a_3 x^3 = 0
b0=a0a0b_0 = a_0 a_0
b1=a0a2−a1a1+a2a0b_1 = a_0 a_2 - a_1 a_1 + a_2 a_0
b2=−a1a3+a2a2−a3a1b_2 = -a_1 a_3 + a_2 a_2 - a_3 a_1
b3=−a3a3b_3 = -a_3 a_3

n=4;a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4=0n = 4; a_0 + a_1 x + a_2 x^2 + a_3 x^3 + a_4 x^4 = 0
b0=a0a0b_0 = a_0 a_0
b1=a0a2−a1a1+a2a0b_1 = a_0 a_2 - a_1 a_1 + a_2 a_0
b2=a0a4−a1a3+a2a2−a3a1+a4a0b_2 = a_0 a_4 - a_1 a_3 + a_2 a_2 - a_3 a_1 + a_4 a_0
b3=a2a4−a3a3+a4a2b_3 = a_2 a_4 - a_3 a_3 + a_4 a_2
b4=a4a4b_4 = a_4 a_4

Việc tính các hệ số bkb_k không khó thực hiện trên máy tính hoặc thậm chí là máy tính vi mô có thể lập trình được. Sau khi tính toán các hệ số bkb_k, các giá trị của chúng được gán cho các hệ số aka_k, các hệ số mới bkb_k được tính toán, v.v., cho đến khi gốc có mô đun tối đa trở nên chiếm ưu thế.

Để tìm giá trị của gốc này, chúng ta hãy quay lại các công thức

Q(t)=b0+b1t+⋯+bn−1tn−1+bntnQ(t) = b_0 + b_1 t + \dots + b_{n-1} t^{n-1} + b_n t^n
Q(t)=bn(t−t1)(t−t2)…(t−tn).Q(t) = b_n (t - t_1) (t - t_2) \dots (t - t_n).

Nếu bạn mở dấu ngoặc và các thuật ngữ rút gọn ở dòng dưới cùng, bạn sẽ có được dòng trên cùng. Kể từ đây,

bn−1=−(t1+t2+⋯+tn)bnb_{n-1} = -(t_1 + t_2 + \dots + t_n) b_n

hoặc

t1(1+t2/t1+t3/t1+⋯+tn/t1)=−bn−1/bn.t_1 (1 + t_2/t_1 + t_3/t_1 + \dots + t_n/t_1) = -b_{n-1}/b_n.

Nếu nghiệm t1t_1 vượt quá đáng kể các nghiệm số khác về mô đun thì biểu thức trong ngoặc đơn gần bằng 1 và giá trị gần đúng

t1≈−bn−1/bn.t_1 \approx -b_{n-1}/b_n.

Điều thú vị là phương pháp Lobachevsky cũng có thể được sử dụng để tìm giá trị của các nghiệm còn lại của phương trình (nếu chúng khác nhau về mô đun). Đặt gốc t2t_2 nhỏ hơn t1t_1, nhưng giá trị lớn hơn phần còn lại. Khi đó trong biểu thức của bn−2b_{n-2}

bn−2=(t1t2+t1t3+⋯+t2t3+… )bnb_{n-2} = (t_1 t_2 + t_1 t_3 + \dots + t_2 t_3 + \dots) b_n

trong ngoặc, vai trò chính sẽ do t1t2t_1 t_2 đảm nhận và chúng ta có thể giả định gần đúng rằng bn−2≈t1t2bnb_{n-2} \approx t_1 t_2 b_n, từ đó

t2≈−bn−2/bn−1.t_2 \approx -b_{n-2}/b_{n-1}.

Tương tự như tk≈−bn−k/bn−k+1t_k \approx -b_{n-k}/b_{n-k+1}.

  1. Các giá trị gần đúng thu được bằng phương pháp của Lobachevsky gần như chắc chắn sẽ nhanh chóng hội tụ về chính xác lời giải. Khi tính toán trên máy tính hoặc máy tính vi mô, bạn cần thiết lập bộ đếm số lần lặp (ký hiệu là pp) và cộng thêm 1 vào sau mỗi lần lặp. Đối với các nghiệm xkx_k của phương trình ban đầu, nó sẽ là

∣xk∣=tk1/2p,|x_k| = t_k^{1/2^p},

vì đa thức Q(t)Q(t) thu được nhờ các lần lặp pp (liên tục đi từ đa thức PP đến đa thức QQ và thay thế các nghiệm bằng bình phương của chúng). ∣xk∣|x_k| chỉ nên được tính nếu tk>0t_k > 0. Giá trị của tkt_k có thể âm nếu có các nghiệm có độ lớn bằng nhau hoặc trong các lần lặp đầu tiên. Thật thuận tiện khi hiển thị các giá trị gần đúng của mô hình gốc xkx_k trên màn hình sau mỗi lần lặp và theo dõi cách chúng được thiết lập. Chính phương pháp này, nhưng bằng cách tính toán bằng tay, Lobachevsky đã nghĩ ra.

Thử nghiệm với máy vi tính MK-61 để tìm phương trình bậc ba 0,76—1,37x—1,3x²+2x³=0, có nghiệm x1=0,95x_1=0,95; x2=−0,8x_2=-0,8; x3=0,5x_3=0,5, đưa ra hình ảnh về sự hội tụ sau đây (có 2-3 chữ số thập phân; mỗi lần lặp mất 15 giây):

Tờ 55

tr. 53Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

53

Làm thế nào để không phục vụ như một diễn giả

Không một diễn giả nào, dù có nghị lực đến đâu, có cơ hội đánh bại những kẻ vu khống… Rất ít người trong chúng ta có đủ can đảm để ngủ một cách cởi mở và trung thực trong một bài phát biểu trang trọng. Sau khi điều tra kỹ lưỡng về vấn đề này, tôi có thể trình bày để độc giả xem xét một số phương pháp nguyên bản chưa được công bố.

Ngồi sâu nhất có thể trong hình chữ thập, hơi nghiêng đầu về phía trước (điều này giúp lưỡi tự do, có thể nhìn tự do mà không gây khó thở). Ngáy to có thể khiến ngay cả những người khiêm tốn nhất cũng tức giận, vì vậy điều quan trọng nhất là tránh ngáy và giữ cho đường thở được thông thoáng. Thật khó để đưa ra những hướng dẫn kế toán để duy trì sự cân bằng trong giấc mơ. Dù đầu có thể di chuyển sang một bên, điều ổn định nhất cho nó từ hai tay và một chiếc tolvish là một giá đỡ chắc chắn có hình dạng của một cái giá ba chân… Vì vậy, đầu của bạn sẽ không rơi xuống ngực và toàn bộ vật đó sẽ không rơi ra. Việc nhắm mắt phải được giấu trong lòng bàn tay, đồng thời các ngón tay gập trán thành hình đàn xếp. Điều này khiến người nói phải tốn nhiều công sức suy nghĩ và phần nào khiến người nói bối rối. Bạn có thể bị đuổi ra ngoài khi gặp ác mộng, nhưng đó là rủi ro mà bạn phải đối mặt. Hãy từ từ thức dậy, nhìn xung quanh và đừng vỗ tay ngay. Điều này có thể trở nên không chắc chắn. Tốt hơn là đợi cho đến khi tiếng vỗ tay cuối cùng đánh thức bạn dậy.

W. W. Bean
(Trích cuốn sách “Vật lý tiếp tục đùa”)

Tờ 57

tr. 55Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

55

Điều kỳ diệu của thế kỷ 20 - điện ảnh - tồn tại hoàn toàn nhờ vào hiệu ứng strokosoppic. Điều này xảy ra như sau. Một bộ phim với các khung hình tuần tự được kéo bởi những cú va chạm liên tiếp của thấu kính mismo của máy chiếu phim với tốc độ 24 carat mỗi giây. Các hình ảnh được mô tả trên hai khung hình liền kề khác nhau rất ít và do quán tính nhận thức của hệ thống thị giác của chúng ta, chúng ta có vẻ như các hình ảnh được mô tả liên tục di chuyển trên màn hình.

Bây giờ chúng ta phải hiểu “công việc” của hệ thống thị giác.

Một chút sinh lý

Các tia sáng từ một vật thể đi qua hệ thống quang học của mắt, bao gồm giác mạc lồi, thấu kính và thể thủy tinh bán lỏng, sau đó được thu thập trên một loại màn hình của camera mắt - trên võng mạc. Võng mạc là một cấu trúc phức tạp bao gồm nhiều lớp tế bào thần kinh.

hình 1 hiển thị phần sơ đồ của võng mạc. Mũi tên chỉ hướng ánh sáng chiếu vào võng mạc. Ở lớp ngoài 1, tiếp giáp trực tiếp với màng mạch có các tế bào được nhuộm sắc tố đen. Sau đó là các yếu tố cơ bản của nhận thức thị giác 2, được gọi là hình que và hình nón (theo bề ngoài). Lớp 3-5 tương ứng với các sợi trên, phù hợp với hình que và hình nón. Đằng sau các lớp này là lớp hạt 6 và 7, cũng được kết nối bằng các sợi phía trên. Lớp 8 là các tế bào hạch, mỗi tế bào được kết nối với các sợi phía trên nằm ở lớp 9. Lớp 10 là màng giới hạn bên trong. Mỗi sợi phía trên hóa ra là một hình nón hoặc một nhóm hình que. (Hình 1 và các cuộc hôn nhân với nó được lấy từ cuốn sách “Con mắt và mặt trời” của S. I. Vavilov.)

Đầu người có khoảng 7 triệu tế bào hình nón và khoảng 130 triệu tế bào hình que. Nghiên cứu cho thấy tế bào que nhạy cảm với ánh sáng hơn tế bào hình nón, nhưng thợ thuộc da có khả năng nhìn màu sắc. Trong phần tiếp theo, khi chúng ta nói “hình que”, chúng ta sẽ muốn nói đến cả hình que và hình nón.

Ánh sáng chiếu vào chất cảm quang của que—rhodopisin—làm cho nó bị phân hủy thành retinene và opsin. Kết quả là một thanh bị kích thích và xung kích thích sẽ truyền dọc theo dây thần kinh thị giác đến não. Và retinene và opsin được chuyển đổi thông qua một chuỗi phản ứng hóa học thành rhodopisin.

Khoảng thời gian—khoảng 0,2 giây—trong đó quá trình phục hồi này xảy ra được gọi là thời gian. Nó phụ thuộc hoàn toàn vào cường độ của ánh sáng tới. Trong thời gian này gậy

Tờ 58

tr. 56Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

56

ở trạng thái kích thích và không thể phản ứng với ánh sáng. Trong võng mạc, tất cả các thanh “hoạt động” độc lập; thời gian chết của chúng không giống nhau, mặc dù chúng rất gần nhau, nên toàn bộ võng mạc không có thời gian chết.

Quán tính của thị giác, đặc biệt được sử dụng trong điện ảnh, thể hiện ở chỗ hệ thống thị giác có thể “ghi nhớ” một hình ảnh trong một thời gian ngắn - khoảng 0,2 giây. Trong thời gian này, cô ấy “nhớ” tín hiệu trước đó nhưng vẫn chưa thể nhận biết được tín hiệu tiếp theo. Nếu một khoảng thời gian trôi qua giữa các tín hiệu, thời gian “ghi nhớ” thay đổi, thì các hình ảnh liên tiếp sẽ hợp nhất và những hình ảnh được quan sát dường như liên tục. Đây là lý do tại sao chúng ta không thể phân biệt được khoảng tối giữa các khung hình trên màn ảnh phim. Nhìn chung, hệ thống thị giác có khả năng tự tin mà không cần sửa đổi đặc biệt, cảm nhận tác động của khoảng 10 nền và ghi lại đèn flash trong bóng tối kéo dài 0,000001 giây.

Lưu ý rằng việc “khâu” ngữ nghĩa của một hình ảnh và kết luận rằng việc thay đổi hình ảnh là kết quả của chuyển động của cùng một vật thể được thực hiện mà không được thể hiện trong não người và hệ thống thị giác của nó không đóng bất kỳ vai trò nào ở đây.

Ngoài những điều đã nói ở trên, con mắt còn có nhiều đặc tính tuyệt vời hơn nữa. Ví dụ, anh ấy có khả năng tự tạo ra hiệu ứng đường nét. Hãy nói một chút về điều này.

Hiệu ứng “mắt-giọng nói” tuyệt vời

Báo cáo đầu tiên về hiệu ứng thú vị này xuất hiện vào năm 1967. Nó nằm ở chỗ hóa ra là có thể “dừng” một vật thể đang quay với sự trợ giúp của… giọng nói của bạn. Hơn nữa, nếu đối với đèn tháp thông thường là cần thiết, thì đối với đèn tháp “mắt-giọng hát” thì mặt trời thông thường là hoàn toàn phù hợp.

Ý tưởng đằng sau hiệu ứng này như sau. Hãy tưởng tượng rằng chúng ta đang nhìn vào các sọc đen trắng chạy từ trên xuống dưới. Võng mạc của mắt chúng ta sẽ hiển thị hình ảnh của những sọc này. Có thể buộc mắt chúng ta di chuyển trong mặt phẳng chuyển động của các sọc và với biên độ và tần số như vậy trong hầu hết thời gian mắt chọn lọc, hình ảnh của các sọc trên võng mạc vẫn bất động. Trong những điều kiện này, ảo giác về các sọc dừng lại sẽ xuất hiện.

Hóa ra bạn có thể đặt các thông số cần thiết cho độ rung của mắt bằng giọng nói của mình. Sự rung động của dây thanh âm được truyền qua xương não đến mắt, và bằng cách chọn âm lượng và âm sắc của giọng nói, bạn có thể “dừng” các dải. Thay vì giọng nói, bạn có thể sử dụng sự rung động của lưỡi khi thở ra và nhịp đập của lưỡi vào vòm miệng, nhưng kết quả sẽ không hiệu quả. Về nguyên tắc, với những mục đích này, bạn có thể sử dụng loa kết nối với bộ tạo tín hiệu, động cơ có thể điều chỉnh tần số hoặc máy mát xa điện rung đơn giản. Bằng cách ấn đầu vào nó, bạn có thể đạt được hiệu quả mong muốn.

Sử dụng phương pháp được mô tả, bạn có thể “ngăn chặn” hệ thống thông gió quay của máy bay, nan hoa của bánh xe đạp, cánh quạt và các bánh xe hoặc hệ thống quay khác. Một số người được biết là có thể sử dụng tiếng ồn để làm xuất hiện các đường sọc và thay đổi chất lượng hình ảnh trên màn hình TV của họ. Đúng, những thí nghiệm như vậy đòi hỏi sự kiên nhẫn và tranh luận và do đó không phải ai cũng thành công.

Tờ 59

tr. 57Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

57

Và một lần nữa - nội soi tổng quát

Chúng ta hãy xem xét một biểu hiện thú vị khác của phương pháp nội soi. Khi xem TV, hãy thử di chuyển ngón tay trỏ lên xuống giữa màn hình và mắt, như minh họa trong hình 2. Bạn sẽ nhận thấy sự xuất hiện của các ngón tay “đứng vững”. Hơn nữa, những ngón tay này khi di chuyển bàn tay từ trên xuống dưới sẽ rộng hơn và nhẹ hơn so với khi di chuyển bàn tay từ dưới lên trên. Tại sao lại như vậy?

Hình ảnh trên màn hình TV xuất hiện do có chùm tia điện tử liên tục quét qua màn hình logoimaging từ trái sang phải và từ trên xuống dưới tạo thành hình ảnh. Khi chùm tia chiếu vào bất kỳ khu vực nào trên màn hình, một luồng sáng ngắn hạn sẽ xuất hiện ở nơi đó. Chạy ngang qua màn hình, chùm tia điện tử để lại một vạch sáng. Sau một lúc, những đường này mờ dần nên có thể nói rằng các khung phát sáng đang chạy dọc màn hình. Khi nhìn vào màn hình, chúng ta không thấy hiện tượng đau nửa đầu do chùm tia quét gây ra. Thực tế là tần suất của những cơn đau nửa đầu này rất cao - 50 lần mỗi giây, và những khoảng tối xuất hiện trên màn hình giữa các khung hình sẽ tăng tốc độ xuất hiện của chúng ta.

Hãy để ngón tay của bạn di chuyển trên màn hình sao cho ngón tay của bạn di chuyển qua phía trước màn hình trong khoảng 0,2 giây. Điều này có nghĩa là ở tốc độ khung hình 50 khung hình/giây, 10 khung hình sẽ chạy trên màn hình trong 0,2 giây. Hơn nữa, nếu ngón tay di chuyển từ trên xuống dưới thì ngón tay sẽ di chuyển chậm hơn so với khung so với khi di chuyển từ dưới lên trên. Do đó, độ chiếu sáng lâu dài của ngón tay qua khung trong trường hợp này lớn hơn, có nghĩa là bóng từ ngón tay vẫn dài hơn. Do đó, trong trường hợp ngón tay di chuyển từ trên xuống dưới, bóng sẽ trải rộng hơn trên võng mạc, do đó các ngón tay có vẻ rộng hơn và sáng hơn. Bằng cách điều chỉnh tốc độ di chuyển của ngón tay, chúng ta có thể điều chỉnh số lượng khung hình chạy riêng lẻ chiếu sáng ngón tay và do đó điều chỉnh số lượng bóng do ngón tay tạo ra trên võng mạc. Tốc độ của ngón tay có thể được chọn sao cho bóng của ngón tay sẽ được mắt phân giải. Vì vậy, trong 0,2 giây, 10 khung hình sẽ lướt qua màn hình từ trên xuống dưới và chúng ta có thể thấy 10 ngón tay bị đóng băng.

Làm thế nào để tự làm đèn nhấp nháy?

Để làm đèn nhấp nháy tại nhà, hãy mua một động cơ dành cho trẻ em và một cục pin 4,5 volt. Bạn cũng sẽ bắt gặp một mảnh bìa cứng hoặc kim loại nhẹ, dây điện, AC

Tờ 62

tr. 60Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

60

Định luật bảo toàn năng lượng và động lượng

Ứng viên Khoa học Vật lý và Toán học
A. I. CHernOUTSAN

Bài viết này thảo luận về việc sử dụng chung hai định luật bảo toàn - năng lượng và động lượng - cho lời giải vật lý khác nhau bài toán.

Trong các kỳ thi ứng dụng vật lý, một tình huống nảy sinh khi những người nộp đơn, hiểu rõ từng định luật bảo toàn riêng biệt, gặp khó khăn về “tâm lý” khi cần kết nối các định luật này lại với nhau, trong khuôn khổ một bài toán. Hơn nữa, theo chúng tôi, thông thường, việc lấy đi được tăng tốc bởi một định luật đơn giản hơn - định luật bảo toàn động lượng. Sau khi viết ra phương trình năng lượng tương ứng, người nộp đơn không còn nhớ hàm ý - và… gặp rắc rối. Tuy nhiên, nó xảy ra khác nhau.

Chúng ta hãy xem xét một vài ví dụ cụ thể về cách “nỗ lực” chung về năng lượng và xung lực dẫn đến kết quả mong muốn.

Bài toán 1. Hai quả bóng, được làm từ cùng một chất liệu và có khối lượng m1m_1 và m2m_2, chuyển động về phía nhau với tốc độ v1v_1 và v2v_2. Nhiệt độ của các quả bóng sẽ tăng bao nhiêu sau một va chạm không đàn hồi tuyệt đối nếu nhiệt dung riêng của vật liệu làm quả bóng là c?

Nhiệt độ ban đầu của quả bóng nhanh chóng làm tăng nội năng của chúng:

ΔEвн=c(m1+m2)Δt.\Delta E_{\text{вн}} = c (m_1 + m_2) \Delta t.

Nhiều người nộp đơn lầm tưởng rằng đó là kết quả của một cú đánh vào năng lượng bên trong

Tờ 63

tr. 61Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

61

Toàn bộ động năng ban đầu của hệ m1v12/2+m2v22/2m_1 v_1^2/2 + m_2 v_2^2/2 được truyền thành năng lượng ban đầu. Đồng thời, họ quên rằng các quả bóng không thể tồn tại sau va chạm, vì điều này sẽ mâu thuẫn với định luật bảo toàn động lượng - động lượng ban đầu của hệ m1v⃗1+m2v⃗2m_1 \vec{v}_1 + m_2 \vec{v}_2, nói chung, không bằng 0. Điều này có nghĩa là khi tính năng lượng cần tính đến động năng của các quả bóng ở trạng thái cuối cùng.

Chúng ta hãy biểu thị tốc độ của những quả bóng co lại sau một tác động hoàn toàn không đàn hồi bằng vv và viết định luật bảo toàn năng lượng và động lượng, chính xác hơn là hình chiếu động lượng lên hướng chuyển động của quả bóng thứ nhất:

m1v122+m2v222=(m1+m2)v22+ΔEвн,\frac{m_1 v_1^2}{2} + \frac{m_2 v_2^2}{2} = \frac{(m_1 + m_2) v^2}{2} + \Delta E_{\text{вн}},

m1v1−m2v2=(m1+m2)v.m_1 v_1 - m_2 v_2 = (m_1 + m_2) v.

Giải ba phương trình thu được cùng nhau, chúng ta tìm thấy mức tăng nhiệt độ mong muốn:

Δt=m1m2(v1+v2)22c(m1+m2)2.\Delta t = \frac{m_1 m_2 (v_1 + v_2)^2}{2 c (m_1 + m_2)^2}.

Bài toán 2. Valon trinh nữ có khối lượng M1M_1 và M2M_2, đang chuyển động hướng về nhau với vận tốc v1v_1 và v2v_2. Khi xảy ra va chạm, bốn lò xo đệm giống hệt nhau sẽ lăn xuống, sau đó các đường diềm sẽ phân kỳ. Tìm biến dạng lớn nhất của mỗi lò xo nếu hằng số lò xo của nó là kk.

Trong bài toán này, không giống như trước, có thể sử dụng định luật bảo toàn cơ năng (giả sử ma sát nhỏ và lò xo là lý tưởng), đánh đồng năng lượng ban đầu của con lăn với năng lượng của hệ tại thời điểm biến dạng của lò xo xx là lớn nhất. Trong trường hợp này, giá trị mong muốn xx sẽ được tính vào thế năng của biến dạng lò xo của lò xo:

Ep=4kx2/2.E_p = 4 k x^2/2.

Tuy nhiên, ngoài năng lượng này, cũng cần tính đến động năng của các valon.

Thực tế là ở mức tiếp cận tối đa, các con lăn không dừng lại (điều đáng tiếc là nhiều người nộp đơn đã quên), giống như trong bài toán trước đó, từ định luật bảo toàn động lượng. Điểm đặc biệt duy nhất của thời điểm này là khi lò xo biến dạng tối đa, tốc độ của các con lăn là như nhau: v1′=v2′=vv'_1 = v'_2 = v. Do đó, định luật bảo toàn năng lượng và động lượng (hay đúng hơn là hình chiếu của nó) trông như thế này:

M1v122+M2v222=(M1+M2)v22+4kx22,\frac{M_1 v_1^2}{2} + \frac{M_2 v_2^2}{2} = \frac{(M_1 + M_2) v^2}{2} + 4 \frac{k x^2}{2},

M1v1−M2v2=(M1+M2)v.M_1 v_1 - M_2 v_2 = (M_1 + M_2) v.

Từ đây chúng ta có được

x=12M1M2k(M1+M2)(v1+v2).x = \frac{1}{2} \sqrt{\frac{M_1 M_2}{k (M_1 + M_2)}} (v_1 + v_2).

Bài toán 3 (ma trận đạn đạo). Một khối có khối lượng MM, treo lơ lửng trên các sợi song song có chiều dài ll, bị một viên đạn bay ngang có khối lượng mm trúng phải và mắc kẹt trong đó (hình 1). Do va chạm, mỗi sợi chỉ bị lệch một góc α\alpha. Tìm vận tốc ban đầu của lò xo v. Sợi dây được coi là lý tưởng (không trọng lượng và không co dãn).

Như có thể thấy từ hình, góc lệch của các sợi α\alpha có liên quan đến độ cao hh mà khối nâng lên:

h=l(1−cos⁡α),h = l (1 - \cos \alpha),

và chiều cao hh có thể liên quan đến thế năng của khối và viên đạn ở trạng thái cuối cùng:

Ep=(M+m)gh.E_p = (M + m) gh.

Câu hỏi đặt ra: liệu định luật bảo toàn có thỏa mãn trong tình huống này không?

Tờ 64

tr. 62Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

62

năng lượng cơ học? Nói cách khác, năng lượng của hệ ở trạng thái cuối cùng có bằng năng lượng ban đầu của nó, tức là động năng của viên đạn mv2/2mv^2/2? Đáp số tất nhiên là âm. Suy cho cùng, chúng ta biết rằng khi va chạm không đàn hồi, một phần cơ năng sẽ chuyển hóa thành nội năng.

Làm thế nào điều này có thể được? Hãy xem xét một trạng thái trung gian khác của hệ thống - ngay sau khi kết thúc va chạm, khi viên đạn đã mắc kẹt trong khối, nhưng viên đạn vẫn đứng thẳng. Năng lượng của hệ ở trạng thái này chỉ đơn giản là động năng của khối và viên đạn: Ek=(m+M)v′2/2E_k=(m+M)v'^2/2, trong đó v′v' là tổng tốc độ của chúng. Sau khi va chạm không đàn hồi kết thúc thì năng lượng sẽ không bị mất đi nữa và ta có thể viết

Ek=Ep,E_k=E_p,

hoặc

(m+M)v′22=(M+m)gh.\frac{(m+M)v'^2}{2}=(M+m)gh.

Tốc độ v′v' có thể liên hệ với tốc độ ban đầu của viên đạn bằng định luật bảo toàn động lượng

mv=(m+M)v′.mv=(m+M)v'.

Từ hai phương trình cuối cùng, tính đến biểu thức của hh, chúng ta có

v=2(1+Mm)glsin⁡a2.v=2\left(1+\frac{M}{m}\right)\sqrt{gl}\sin \frac{a}{2}.

Lưu ý rằng trong bài toán định luật bảo toàn động lượng và năng lượng không hoạt động đồng thời mà như thể lần lượt. Hóa ra điều này không quá dễ hiểu và nhiều người nộp đơn giải bài toán thuộc loại này chỉ sử dụng định luật bảo toàn năng lượng, tất nhiên thu được kết quả sai.

Bài toán 4. Ba quả bóng nhỏ được tải - khối lượng của mỗi quả bóng mm, điện tích qq - được chứa bởi những sợi dây lý tưởng giống hệt nhau có chiều dài ll và tạo thành một tam giác đều (hình 2). Một trong những sợi dây bị cắt và các quả bóng bắt đầu di chuyển. Tìm tốc độ tối đa của quả bóng ở giữa (3) khi di chuyển. Trên thực tế, lực hấp dẫn có thể biến đổi được.

Vì hệ kín và chỉ có lực tương tác Coulomb tác dụng trong nó nên định luật bảo toàn năng lượng có thể áp dụng cho hệ. Trong trường hợp này, chúng ta sẽ không tính đến năng lượng tương tác của các quả bóng 1, 3 và 2, 3, vì nó giống nhau ở trạng thái a) và 6) (xem hình 2). Khi đó định luật bảo toàn năng lượng sẽ có dạng

kq2l=kq2r12+2mv22+mV22.\frac{kq^2}{l}=\frac{kq^2}{r_{12}}+2\frac{mv^2}{2}+\frac{mV^2}{2}.

Chỉ dựa trên phương trình này, không chỉ không thể tính được tốc độ yêu cầu VV mà còn có thể hiểu được khi nào nó là tối đa. Tuy nhiên, vì hệ đóng nên chúng ta cũng có thể áp dụng định luật bảo toàn động lượng - tổng động lượng của ba quả bóng luôn bằng không. Đối với các phép chiếu xung, chúng ta thu được

0=2mv−mV.0=2mv-mV.

Bây giờ rõ ràng là tốc độ VV sẽ tối đa khi quả bóng 1 và 2 ở xa nhau nhất, tức là khi r12=2lr_{12}=2l. Giải các phương trình tương ứng, ta tìm được

V=q23kml.V=q\sqrt{\frac{2}{3}\frac{k}{ml}}.

Vì lý do nào đó, nhiều học sinh được sử dụng ở lời giải định luật bảo toàn động lượng bài toán này có vẻ không bình thường hoặc thậm chí ở các quốc gia.

Bài toán 5. Trên một khối có chiều dài ll và khối lượng MM, nằm trên mặt ngang chính, có một vật thể nhỏ có khối lượng mm (hình 3). Hệ số ma sát giữa vật và khối là μ\mu. Ở tốc độ bao nhiêu vv

Tờ 65

tr. 63Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

63

Hệ có nên chuyển động sao cho sau khi khống chế va chạm của khối vào tường thì vật rơi khỏi khối không?

Tác động của khối vào tường sẽ khiến tốc độ của nó đột ngột thay đổi theo hướng ngược lại. Tốc độ của vật sẽ không thay đổi trong quá trình va chạm và nó sẽ bắt đầu trượt dọc theo khối.

Hãy tìm khoảng cách xx vật sẽ chuyển động tương ứng với vật trước khi kết thúc quá trình trượt. Rõ ràng điều kiện x>lx > l sẽ là điều kiện để một vật rơi khỏi khối. Công của lực ma sát trượt gắn liền với khoảng cách xx -

Aтр=−μmgx,A_{\text{тр}} = -\mu mgx,

đến lượt nó bằng độ biến thiên động năng của hệ:

Aтр=(m+M)v22−(mv22+Mv22).A_{\text{тр}} = \frac{(m+M)v^2}{2} - \left(\frac{mv^2}{2} + \frac{Mv^2}{2}\right).

Ở đây v′v' là tốc độ của khối với vật tại thời điểm vật dừng lại so với khối. Vận tốc này có thể tìm được từ định luật bảo toàn động lượng

Mv−mv=(M+m)v′.Mv - mv = (M+m)v'.

Giải đồng thời cả ba phương trình, ta được

x=2Mv2μg(M+m).x = \frac{2Mv^2}{\mu g(M+m)}.

Điều kiện x>lx > l cho phép bạn tìm tốc độ ban đầu:

v>12μg(1+mM).v > \sqrt{\frac{1}{2}\mu g\left(1 + \frac{m}{M}\right)}.

Có vẻ không thể hiểu được tại sao công AтрA_{\text{тр}} lại bằng tích của lực nhân với độ dịch chuyển của vật so với khối - xét cho cùng, khối không đứng yên và do đó chuyển động

Chuyển động của vật so với mặt đất không bằng độ dịch chuyển của vật đó so với vật. Thực tế là sự thay đổi cơ năng của hệ bằng tổng công FтрF_{\text{тр}} - cả trên vật và trên khối:

Aтр=(Fтрx)+(−Fтрx)=Fтрx.A_{\text{тр}} = \left(F_{\text{тр}}x\right) + \left(-F_{\text{тр}}x\right) = F_{\text{тр}}x.

Để kết luận, chúng ta sẽ phân tích bài toán để tính phản ứng hạt nhân. Ở phần bài toán này, bản chất vectơ của định luật bảo toàn động lượng xuất hiện rõ ràng hơn ở phần trước.

Bài toán 6. Để thực hiện phản ứng tổng hợp các đồng vị hydro nặng và siêu nặng (2H+3H=4He+n^2H + ^3H = ^4He + n), các hạt nhân hoạt động được tăng tốc tới năng lượng E=2MθBE = 2M\theta B hướng vào mục tiêu Tritz. Máy dò phát hiện các neutron phát ra vuông góc với hướng của chùm deuteron. Xác định năng lượng của neutron cản trở nếu năng lượng ΔE=14MθB\Delta E = 14M\theta B được giải phóng trong phản ứng.

Định luật bảo toàn năng lượng trong phản ứng này có dạng

mдvд22=E=mrvr22+mнvн22−ΔE\frac{m_{\text{д}}v_{\text{д}}^2}{2} = E = \frac{m_{\text{r}}v_{\text{r}}^2}{2} + \frac{m_{\text{н}}v_{\text{н}}^2}{2} - \Delta E

(sau đây chỉ số “d” biểu thị deuterium, “g” - helium, “n” - neutron). Định luật bảo toàn động lượng phải được viết dưới dạng hình chiếu cả trên trục XX (hướng vận tốc của deuteron tới) và trên trục YY (hướng thoát của neutron bị cản trở):

mдvд=mrvrx,m_{\text{д}}v_{\text{д}} = m_{\text{r}}v_{\text{rx}},

0=mнvн−mrvry.0 = m_{\text{н}}v_{\text{н}} - m_{\text{r}}v_{\text{ry}}.

Có tính đến vr2=vrx2+vry2v^2_{\text{r}} = v^2_{\text{rx}} + v^2_{\text{ry}}, chúng tôi nhận được

mнvн22(1+mнmr)=ΔE+mдvд22(1−mдmr).\frac{m_{\text{н}}v_{\text{н}}^2}{2} \left(1 + \frac{m_{\text{н}}}{m_{\text{r}}}\right) = \Delta E + \frac{m_{\text{д}}v_{\text{д}}^2}{2} \left(1 - \frac{m_{\text{д}}}{m_{\text{r}}}\right).

Từ đây, xét đến mн/mr=1/4m_{\text{н}}/m_{\text{r}} = 1/4 và mд/mr=1/2m_{\text{д}}/m_{\text{r}} = 1/2, ta tìm được năng lượng của neutron bị cản trở:

Eн=45(ΔE+12E)=12MθB.E_{\text{н}} = \frac{4}{5} \left(\Delta E + \frac{1}{2}E\right) = 12M\theta B.

Bài tập

  1. Một xe đẩy có khối lượng MM chuyển động với tốc độ vv trên một mặt phẳng nằm ngang nhẵn (hình 4). Trên xe đẩy từ trên cao

Tờ 66

tr. 64Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

64

Hình 4. Hình 5.

H viên gạch rơi xuống và nằm yên trên xe. Bao nhiêu Tellote sẽ được giải phóng khi va chạm? Khối lượng gạch mm.

  1. Một hạt nhân bay với tốc độ vv phân tán thành hai mảnh do phản ứng hạt nhân. Khối lượng của các mảnh là m1m_1 và m2m_2, đồng thời vận tốc của chúng v1v_1 và v2v_2 tạo thành một góc α\alpha với nhau. Năng lượng nào được giải phóng trong phản ứng này?

  2. Một khối có khối lượng MM nằm trên mặt phẳng nằm ngang nhẵn được gắn vào một bức tường thẳng đứng bằng một lò xo cứng kk. Một viên đạn bay ngang chạm vào khối và mắc kẹt trong đó. Tìm độ biến dạng lớn nhất của lò xo. Khối lượng của viên đạn là mm, tốc độ của nó là vv.

Hình 6.

  1. Một cái nêm có khối lượng MM (hình 5) đứng trên một mặt phẳng nằm ngang nhẵn. Tại lối ra nêm, một vật có khối lượng mm chuyển động dọc theo mặt phẳng với tốc độ vv. Một vật có độ cao tối đa dọc theo hình nêm là bao nhiêu? Phần dưới của nêm có mối nối nổi với mặt phẳng.

  2. Xe đẩy được trang bị một chiếc lều có gắn một quả bóng bằng sợi chỉ (hình 6). Đầu tiên, sợi chỉ có quả bóng được giữ ở một góc α\alpha so với phương thẳng đứng, sau đó thả ra. Tìm vận tốc lớn nhất mà xe đẩy đạt được. Khối lượng của xe có chuôi là MM, khối lượng của quả bóng là mm, chiều dài của sợi dây là ll. Xe nằm trên mặt phẳng nằm ngang nhẵn.

Quanti ultobya

Báo thức
Một chiếc đồng hồ báo thức có hiệu suất cao được phát minh bởi các nhà vật lý trẻ đến từ thành phố Zevakinsk. Trong 10 phút đầu tiên, nó phát chuông thông thường, 10 phút thứ hai - công việc của máy phân tích không gian và 2 phút cuối cùng - giọng của hiệu trưởng.

bác bỏ
Semenov thập phân đã chứng minh một cách thuyết phục câu chuyện sai sự thật rằng Newton đã có khám phá đáng chú ý sau khi một quả táo rơi trúng người. Cả ngày Chủ nhật, bạn cùng lớp của Semenov, Pupkov, đã ném nhiều loại táo khác nhau lên đầu anh ấy. Không có gì tuyệt vời đến với tâm trí của Semenov.

Prisal I. Maktsenko

Tuyên bố
Để kiểm tra kết quả thí nghiệm của Galileo Galilei liên quan đến kỳ thi vật lý sắp tới, cũng như việc thiếu tháp nghiêng trong thành phố của chúng tôi, tôi yêu cầu bạn đưa tôi đến thành phố Pisa đúng giờ. Petrov.

Tờ 67

tr. 65Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

65

Trường Vật lý Tương ứng tại Đại học quốc gia Moscow

Trường Vật lý Tương ứng (3FS) thuộc Khoa Vật lý, Đại học quốc gia Mátxcơva thông báo tuyển sinh lớp 9 và lớp 10 cho năm học tiếp theo.

Mục tiêu chính của 3FS là giúp học sinh trung học đi theo hướng khoa học hoặc kỹ thuật sâu sắc, cũng như làm việc thành công trong các lĩnh vực khoa học và công nghệ phức tạp, nơi hai hoặc nhiều hướng khoa học gặp nhau. Ví dụ, trong vật lý sinh học, địa vật lý, thiên văn học hồng ngoại vô tuyến, vật lý hóa học, vật lý vũ trụ, v.v.

Việc tuyển sinh vào 3FS được thực hiện dựa trên kết quả của nhiệm vụ giới thiệu lời giải được công bố dưới đây. Lời giải của bài tập giới thiệu phải được gửi trước ngày 1 tháng 9 tới địa chỉ: 119899 Moscow, GSP, Leninskie Gory, Đại học quốc gia Moscow, Khoa Vật lý, 3FSh. Trong thư, vui lòng đính kèm hai bản sao của Angela, viết trên tờ giấy dày có kích thước 7x12 cm và điền theo mẫu được đưa ra ở đây.

Lời giải Hội đồng tuyển sinh sẽ được thông báo tuyển sinh vào 3FS trước ngày 20 tháng 10. Các bài tập đã được xác minh sẽ không được trả lại.

Trong năm, những học sinh đăng ký vào 3FS sẽ được gửi các bài phát triển phương pháp và bài kiểm tra về các phần vật lý đã học phù hợp với các lớp trung học của họ. Lời giải nhiệm vụ được đánh giá, giải quyết và trả lại cho học sinh. Học sinh lớp 9 của 3FS vào cuối năm được chuyển sang lớp 10 dựa trên số điểm nhận được cho bài tập kiểm tra lời giải. Những người hoàn thành khóa đào tạo sẽ nhận được chứng chỉ hoàn thành 3FS.

Họ, tên, chữ viết tắt
Lớp 3ФШ
Nghề nghiệp cha mẹ
Địa chỉ nhà chi tiết
Số trường và địa chỉ

Nhiệm vụ giới thiệu
Nếu vào lớp 9 3FS chúng ta cần giải bài toán 1-4, còn nếu vào lớp 10 chúng ta cần giải bài toán 4-7.

  1. “Bắn súng sắc bén” Nòng súng và tâm mục tiêu được treo trên một sợi chỉ nằm trên cùng một đường ngang. Viên đạn có trúng tâm mục tiêu không nếu tại thời điểm viên đạn rời đi, sợi dây đảo ngược và mục tiêu bắt đầu rơi tự do? Bỏ qua sức cản của không khí.

  2. “Sự tồn tại của đường bộ và giao thông.” Người điều khiển phương tiện đang chạy với vận tốc v, chợt nhìn thấy phía trước một bức tường rộng cách a. Điều gì có lợi hơn cho anh ta: phanh hay rẽ? Lực trong cả hai trường hợp được coi là như nhau.

  3. “Nêm”. Một cái nêm có góc vuông ở đỉnh và có các góc a và β ở đáy hòn đá trên bàn. Dọc theo gam cạnh của nó, các thanh có cùng khối lượng bắt đầu trượt đồng thời không ma sát. Liệu cái nêm có trượt trên bàn không (không cần luyện tập)?

  4. “Xích”. Trên một chiếc bàn hoàn toàn nhẵn có một sợi dây treo ở nửa mép bàn. Thời gian trượt của sợi dây sẽ thay đổi như thế nào nếu gắn hai vật nặng giống nhau vào hai đầu?

  5. “Vụ nổ”. Một viên đạn được bắn từ một ordium ở một góc nhất định tới đường chân trời sẽ vỡ thành hai mảnh giống hệt nhau ở điểm trên cùng của quỹ đạo của nó. Trả lại một muối sau vụ nổ

Tờ 68

không đánh sốChép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

Danh sách độc giả gửi đúng lời giải

(Để bắt đầu, xem trang 34)
Vùng trời) 29; Yu. Parfenov (Bugulma) 24;
E. Pivovarov (Leningrad) 21, 22, 24, 27;
F. Poddornov (Chelyabinsk) 29; A. Podobrev (Volgograd) 24; T. Podolyako (Leningrad) 28;
V. Polshchuk (Kanev) 24; S. Polyshin (Kharkov) 22, 24, 29; S. Ponomarenko (Novosibirsk) 21;
V. Portnoy (Odessa) 21, 24, 29; E. Giải thưởng (Odessa) 24; V. Puzanov (Donetsk) 24; A. Pushnov (Volsk) 18, 21, 28, 29; A. Pshunetlev (a. Koshekhabl, vùng Krasnoarsk) 27; V. Razonyaev (Kyiv) 28-30; A. Rasperada (Brest) 21, 24, 27-29; I. Rassadin (Minsk) 24, 27; T. Rashnik (Kyiv) 21, 27; P. Rovensky (Ivanovo-Frankivsk) 21; V. Rosenblit (Riga) 29; A. Ruvisky (Ivanovo-Frankivsk) 29; S. Rudnitsky (Odessa) 18, 19, 22, 27, 29, 30; N. Ryabova (Kharkov) 19, 21, 22, 27-29; A. Serebrykov (Moscow) 24, 30; M. Subbotin (Stary Oskol) 18, 27; M. Sudzhos (làng Veyvirzhenaya, Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Xô viết Litva) 24; V. Tamoshonas (Vilnos) 28; Yu. Taraskok (Vinnitsa) 24, 27, 29; N. Tarnovsky (Vinnitsa) 21, 24, 27, 29; S. Timashov (Alma-Ata)
rửa kính để nó không tràn ra ngoài?

  1. “Điện giật.” Trên quả bóng A, mang điện tích +q và đứng yên, quả bóng B bắt đầu rơi từ độ cao H mà không có vận tốc ban đầu, và sau khi va chạm đàn hồi vào quả bóng A, nó nhảy lên. Quả bóng B sẽ nhảy cao bao nhiêu nếu điện tích của nó là +q?

Bạn đọc thân mến!

Năm nay mỗi số tạp chí của chúng tôi có 80 trang. Con số này cao hơn 25% so với những năm trước. Việc tăng âm lượng cho phép chúng tôi mở các phần mới.

Để bù đắp chi phí tăng số lượng tạp chí, giá mỗi số đã tăng thêm 5 kopecks. Giá mới của tạp chí là 45 kopecks. Thật không may, lời giải việc tăng số lượng và giá của tạp chí đã được phê duyệt sau khi phát hành danh mục Soyuzpechat và bắt đầu đăng ký vào năm 1989. Nếu bạn đã đăng ký ở mức giá cũ, chúng tôi yêu cầu bạn trả thêm 5 kopecks cho mỗi số phát hành theo chi nhánh Soyuzpechat (khoản thanh toán bổ sung cho đăng ký hàng năm là 60 kopecks).

Chúng tôi xin nhắc bạn rằng bạn có thể đăng ký «Kvant» từ bất kỳ vị trí nào bằng cách đăng ký trước ngày đầu tiên của vị trí trước đó. Đăng ký được chấp nhận mà không có hạn chế tại các cơ quan Soyuzpechat, bưu điện và bưu điện. Chỉ số tạp chí «Kvant» trong danh mục Soyuzpechat 70465.

Tờ 69

tr. 67Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

67

Đại học bang Leningrad

Toán học
Bài thi viết
Tùy chọn 1
(Khoa Toán và Cơ khí, Khoa Toán ứng dụng - Quy trình điều khiển và Vật lý)

  1. Giải phương trình
    sin⁡x1+cos⁡x+cos⁡x1+sin⁡x=2.\frac{\sin x}{1+\cos x} + \frac{\cos x}{1+\sin x} = 2.
  2. Giải bất đẳng thức
    3log⁡3x−log⁡3(3x)≤1.3\sqrt{\log_3 x} - \log_3(3x) \leq 1.
  3. Tìm tất cả các cặp (a,b)(a, b) của giá trị tham số ​​aa và bb mà tất cả các nghiệm thực của phương trình x2−ax+a=0x^2 - ax + a = 0 cũng là nghiệm của phương trình x2+b2x−8b=0x^2 + b^2x - 8b = 0.
    4.1. Trên các cạnh ABAB và BCBC của tam giác ABCABC, các điểm DD và EE lần lượt được chọn. Điểm GG là giao điểm của đường thẳng song song với BCBC và đi qua DD với đoạn AEAE, còn điểm FF là giao điểm của đoạn thẳng CDCD với đường thẳng đi qua EE và song song với ABAB. Chứng minh rằng đoạn GFGF song song với đáy ACAC.
    4.2.!) Tìm diện tích của hình tạo thành bởi các điểm (x,y)(x, y) của mặt phẳng Descartes thỏa mãn các phương trình
    ∣x+1∣+∣y∣≤2,(x+2)2+y2≤1.|x+1| + |y| \leq 2, (x+2)^2 + y^2 \leq 1.
  4. Một quả cầu có thể tích VV được đặt trong một hình nón tròn bên phải. Thể tích hình nón có thể có giá trị nhỏ nhất là bao nhiêu?

Tùy chọn 2
(Khoa Tâm lý, Khoa Điều khiển Kinh tế, Khoa Kinh tế)

  1. Các số a,b,ca, b, c tạo thành một cấp số cộng và các số a−1,b−4,c−3a-1, b-4, c-3 tạo thành một cấp số nhân. Người ta cũng biết rằng tích của các số hạng cực trị của một cấp số nhân lớn hơn 2 số hạng ở giữa của một cấp số cộng. Tìm những con số này.
  2. Giải phương trình
    5−x2=x+1.\sqrt{5-x^2} = x+1.
    3.1. Tìm tất cả các bất đẳng thức lời giải 1+cos⁡2x≥cos⁡x(1+∣1−2cos⁡x∣)1+\cos 2x \geq \cos x (1+|1-2\cos x|) trên khoảng [0;2π][0; 2\pi].

3.2.*) Giải bất đẳng thức ∣1/2−cos⁡x∣≥cos⁡x|1/2 - \cos x| \geq \cos x.
4. Trong một tam giác đều, bán kính của đường tròn ngoại tiếp là RR và bán kính của đường tròn nội tiếp là rr. Tìm khoảng cách giữa tâm của các vòng tròn này.
5. Trong một tham số tam giác đều SABCSABC, một phần vuông góc với cạnh SASA được vẽ qua cạnh của đế BCBC. Tìm tỉ số thể tích của các phần mà phần này chia paramid thành, nếu biết rằng chiều cao của paramid gấp đôi bán kính của hình tròn ngoại tiếp đáy.

Tùy chọn 3
(Khoa Hóa học)

  1. Tìm một số có ba chữ số biết tổng các chữ số của nó là 12 và số viết cùng các chữ số đó theo thứ tự ngược lại nhỏ hơn ba số ban đầu là 24.
  2. Giải phương trình
    (7cos⁡2x−2)2cos⁡x+1=0.(7\cos^2 x - 2)\sqrt{2\cos x + 1} = 0.
  3. Giải bất đẳng thức
    2x+3−x≥3−x.\sqrt{2x+3} - \sqrt{x} \geq \sqrt{3-x}.
  4. Vẽ đồ thị hàm số
    f(x)=x2−3∣x∣+4x.f(x) = \frac{x^2-3|x|+4}{x}.
  5. Trong một tham số tam giác đều, chiều cao là HH và bán kính của hình tròn nội tiếp ở đáy là RR. Tìm thể tích của hình cầu tiếp tuyến với mặt phẳng đáy tại tâm của nó và mặt phẳng vẽ qua đỉnh của các paramit và điểm giữa hai cạnh của đáy.

Tùy chọn 4
(Khoa Thư mục, Khoa Toán cấp phép của Khoa Vật lý)

  1. Vẽ đồ thị hàm số
    f(x)=∣x−1∣−∣x+3/2∣.f(x) = |x-1| - |x+3/2|.
  2. Giải phương trình
    x−1=x4−x3−x2−2x+1.x-1 = \sqrt{x^4-x^3-x^2-2x+1}.
  3. Giải bất đẳng thức
    sin⁡(cos⁡x)≥1/2.\sin(\cos x) \geq 1/2.
  4. Trên mặt phẳng dữ liệu có một tứ giác lồi ABCDABCD. Tìm quỹ tích các điểm là trung điểm của các đoạn có điểm cuối nằm trên ABAB và CDCD.
  5. Hai paramit tam giác đều SABCSABC và S′A′B′C′S'A'B'C' được sắp xếp sao cho S=S′S=S', tâm của các đáy OO và O′O' trùng nhau và góc AOA′AOA' bằng 30∘30^\circ. Tìm thể tích một phần của hai paramidas này, nếu biết cạnh của các đáy bằng aa thì tổng chiều cao của các paramidas là hh.

*) Bài tập 4.2 được giao tại bộ môn Vật lý.

Tờ 70

tr. 68Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

68

Tùy chọn 5
(khoa địa chất)

  1. Giải hệ phương trình
    {2u+v=7,∣u−v∣=2.\begin{cases} 2u + v = 7, \\ |u - v| = 2. \end{cases}

  2. Giải phương trình
    cos⁡22x−4sin⁡4x+3=0.\cos^2 2x - 4 \sin^4 x + 3 = 0.

  3. Giải bất đẳng thức
    log⁡1/4(2x+3)>log⁡927.\log_{1/4}(2x + 3) > \log_9 27.

  4. Tất cả các hình tam giác đều của nó được dựng trên các cạnh của tam giác ABCABC. Chứng minh rằng các đường tròn ngoại tiếp các tam giác này bao phủ hoàn toàn △ABC\triangle ABC.

  5. Một mặt phẳng song song với đáy của số nguyên chia nó thành hai phần có thể tích bằng nhau. Tìm tỉ số diện tích các bề mặt bên của các phần này.

Tùy chọn 6
(Khoa Địa chất, Khoa Kinh tế Chính trị và Xã hội học ứng dụng, Khoa Kinh tế)

  1. Khám phá tính năng
    f(x)=x2−x+1x−1f(x) = \frac{x^2 - x + 1}{x - 1}

và âm mưu nó.

  1. Giải phương trình
    cos⁡x=1−sin⁡(x+π2).\sqrt{\cos x} = 1 - \sin \left(x + \frac{\pi}{2}\right).

  2. Giải bất đẳng thức
    log⁡x−2(1+11x3−x6)<0.\log_{x-2}(1 + 11x^3 - x^6) < 0.

  3. Tìm diện tích của hình được tạo bởi các điểm (x,y)(x, y) của mặt phẳng Descartes thỏa mãn điều kiện:
    ∣x∣+∣y−1∣≤2,x2+y2≥1−23y.|x| + |y - 1| \leq 2, x^2 + y^2 \geq 1 - \frac{2}{\sqrt{3}} y.

  4. Trong lăng kính tam giác thẳng ABCA′B′C′ABCA'B'C', một phần được vẽ qua điểm AA và đường giữa D′E′D'E' của đáy A′B′C′A'B'C', song song với B′C′B'C'. Tìm tỉ số thể tích của các phần tạo thành lăng kính.

Tùy chọn 7
(Khoa Kinh tế, Phòng Quản lý nghiên cứu khoa học và thiết kế khoa Kinh tế)

  1. Xem bài toán 1 tùy chọn 3.

  2. Giải phương trình
    ∣1/2−cos⁡x∣=cos⁡x.|1/2 - \cos x| = \cos x.

  3. Giải bất đẳng thức
    log⁡2−x(4−x2)≤0.\log_{2-x}(4 - x^2) \leq 0.

  4. Tìm giá trị tối thiểu và tối đa của hàm f(x)=xx−2f(x) = \frac{x}{\sqrt{x-2}} trên khoảng (3; 5).

  5. Xem bài toán 5 tùy chọn 3.

Vật lý
Bài thi viết
Khoa Vật lý

Tùy chọn 1

  1. Tại những giá trị nào của góc aa thì các thanh giống hệt nhau có thể cân bằng ở vị trí như trong hình 1? Hệ số ba giữa các thanh và giá đỡ μ\mu, ba giữa các thanh là cực kỳ nhỏ.

  2. Tìm công thực hiện bởi một mô hình khí lý tưởng trong chu trình 1−2−3−4−11-2-3-4-1 (hình 2), nếu nhiệt độ T1T_1 và T3T_3 lần lượt được biết tại các điểm 1 và 3, và các điểm này nằm trên cùng một đường thẳng đi qua gốc tọa độ.

  3. Chúng ta sẽ tạo ra đoạn văn bí ẩn nào RR sau khi đóng chìa khóa trong mạch hiển thị ở hình 3? Các đại lượng L,R,εL, R, \varepsilon và rr đã được đưa ra.

  4. Khi đặt một vật ở vị trí 1 hoặc 2 (hình 4), ống kính sẽ cho ảnh thật của nó với độ phóng đại lần lượt là Γ1\Gamma_1 hoặc Γ2\Gamma_2. Tìm độ phóng đại trong trường hợp vật nằm giữa vị trí 1 và 2.

Tùy chọn 2

  1. Hai quả bóng nhỏ có khối lượng mm và MM, được nối với nhau bằng một thanh cứng nhẹ có chiều dài ll và ở trạng thái cân bằng, như trong hình 5. Không có hệ số ba giữa thanh và phần nhô ra μ\mu, ba giữa quả bóng mm và bức tường thẳng đứng. Các tham số m,M,μ,l,am, M, \mu, l, a và α\alpha phải thỏa mãn điều kiện nào để có thể đạt được trạng thái cân bằng đã nêu?

  2. Tìm hiệu suất của động cơ nhiệt hoạt động theo chu trình 1−2−3−11-2-3-1 và 1−3−4−11-3-4-1, nếu hiệu suất của máy hoạt động theo chu trình 1−2−3−4−11-2-3-4-1 bằng η\eta (hình 6). Trong mọi trường hợp, khí lý tưởng được sử dụng làm chất lỏng làm việc.

  3. Bao nhiêu nhiệt sẽ tỏa ra trong điện trở có điện trở RR sau khi đóng công tắc trong mạch như ở hình 7? Các đại lượng C,R,εC, R, \varepsilon và rr đã được đưa ra.

  4. Trên trục quang chính của thấu kính lần lượt có các vật AA1,BB1AA_1, BB_1 và ảnh của chúng A′A1′,B′B1′A'A'_1, B'B'_1 (hình 8). Tìm tỉ số γ=A′B′/AB\gamma = A'B'/AB nếu biết A′A1′/AA1=Γ1A'A'_1/AA_1 = \Gamma_1 và B′B1′/BB1=Γ2B'B'_1/BB_1 = \Gamma_2.

Khoa Toán và Cơ học
và Khoa Toán ứng dụng

  • vấn đề kiểm soát

Tùy chọn 3

  1. Phiên bản đầu tiên của một người quan sát đứng yên ở đầu chiếc xe này, trong thời gian t1t_1, phiên bản cuối cùng - trong t2t_2. Giả sử chuyển động của đoàn tàu cân bằng và chiều dài của các toa xe là như nhau, hãy tìm thời gian chuyển động của một người quan sát toàn bộ đoàn tàu.

  2. Một mol khí lý tưởng tham gia vào chu trình 1−2−3−4−11-2-3-4-1 (hình 9). Xác định công mà khí thực hiện nếu nhiệt độ của khí ở trạng thái 1 và 3 lần lượt là T1T_1 và T3T_3.

Tờ 71

tr. 69Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

69

Trên thực tế, nhiệt độ ở trạng thái 2 và 4 là như nhau.

  1. Trên một điện trở có điện trở RR, khi đưa vào mạch neoctor, nguồn điện PP được giải phóng. Nếu cùng một điện trở được mắc song song thì cùng một công suất PP sẽ được giải phóng trong các điện trở chung cùng nhau. Đưa ra một ví dụ về sơ đồ như vậy và chứng minh nó bằng các phép tính.

  2. chấm S1S_1 là hình ảnh của nguồn chính xác SS trong một tấm gương phẳng M1M_1, điểm S2S_2 - hình ảnh của cùng một nguồn trong gương M2M_2 (hình 10). Tìm độ dài của đoạn S1S2S_1S_2, Nếu như SS1=SS2=aSS_1=SS_2=a và góc giữa hai gương 2α2\alpha.

Ấn phẩm được chuẩn bị bởi S. V. Atseylov, A. P. Baraban, Yu. A. Davydov, A. E. Kuchma

Viện Bách khoa Leningrad được đặt theo tên. M. I. Kalinina

Toán học
Bài thi viết
Tùy chọn 1

  1. Giải phương trình
    917(4⋅2x−3)−14⋅2x−1+217(2x−5)=0.\frac{9}{17(4\cdot 2^x-3)} - \frac{1}{4\cdot 2^x-1} + \frac{2}{17(2^x-5)} = 0.

  2. Giải bất đẳng thức
    15log⁡1/6(y/36)−4log⁡1/6(y/36)log⁡1/6y−28>0.15\log_{1/6}(y/36) - 4\log_{1/6}(y/36)\log_{1/6}y - 28 > 0.

  3. Tổng của ba số hạng đầu tiên của cấp số nhân giảm dần có giá trị dương là 13 và tổng nghịch đảo của chúng là 13/9. Tìm số hạng đầu tiên của cấp số nhân.

  4. Giải hệ bất phương trình
    {sin⁡x−sin⁡2x+sin⁡3x>0,0<x<π.\begin{cases} \sin x - \sin 2x + \sin 3x > 0, \\ 0 < x < \pi. \end{cases}

  5. Một hình nón được ghi trong một hình cầu. Chứng minh rằng tỉ số RSV\frac{RS}{V}, trong đó RR là bán kính đáy hình nón, SS là diện tích xung quanh hình nón, VV là thể tích của quả cầu, có thể bằng 363255\frac{36\sqrt{3}}{25\sqrt{5}}. Tỉ số giữa chiều cao của hình nón và bán kính của quả bóng trong trường hợp này là bao nhiêu?

Tùy chọn 2

  1. Giải phương trình
    10+34log⁡25x−1−136log⁡5x−5=0.10 + \frac{3}{4\log_{25}x-1} - \frac{13}{6\log_5x-5} = 0.
  2. Giải phương trình
    26sin⁡2x−sin⁡2x=2.26\sin^2x - \sin 2x = 2.
  3. Giải bất đẳng thức
    ∣24x2−39x−8∣<∣18x2−25x+32∣.|24x^2 - 39x - 8| < |18x^2 - 25x + 32|.

Tờ 72

tr. 70Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

70

  1. Trong một đường tròn có bán kính RR vẽ đường kính và dây cung tạo thành một góc 2 arctan 1/4. Giao điểm của chúng nằm cách tâm đường tròn một khoảng R/2R/2 và chia đường kính và dây cung thành hai phần. Tìm bán kính rr của đường tròn tiếp xúc với đường tròn ban đầu và các phần nhỏ hơn của đường kính và dây cung.

  2. Được biết, A,B,C,DA, B, C, D là hằng số, 16D<4916D < 49. Tổng của hàm 1Ax+B\frac{1}{Ax+B} và 1Cx−1\frac{1}{Cx-1} bằng hàm 12x−64x2−7x+D\frac{12x-6}{4x^2-7x+D}. Tìm DD.

Vật lý

Bài toán thi vấn đáp

  1. Một tờ giấy nằm trên một bàn nằm ngang, được ép bởi một thanh đồng nhất có khối lượng mm, đầu trên của thanh này có bản lề. Phải tác dụng lực ngang tối thiểu nào vào tấm để kéo nó ra? Góc giữa thanh và tấm là aa, hệ số ma sát giữa chúng là μ\mu. Bỏ qua ma sát giữa mặt bàn và tờ giấy.

  2. Một sợi dây có chiều dài ll với một quả bóng có khối lượng mm gắn vào nó bị lệch 90∘90^\circ so với phương thẳng đứng và được thả ra. Một cái đinh phải được đặt cách điểm treo một khoảng cách thẳng đứng tối thiểu bằng bao nhiêu để sợi dây tựa vào nó bị đứt? Sợi chỉ có thể chịu được lực căng TT.

  3. Hai thanh nằm trên mặt phẳng nằm ngang, được nối với nhau bằng một lò xo không ứng suất. Khối lượng của các thanh m1m_1 và m2m_2. Lực không đổi nhỏ nhất hướng theo chiều ngang phải tác dụng lên khối thứ nhất để khối thứ hai cũng chuyển động là bao nhiêu? Hệ số ma sát của các thanh trên mặt phẳng là μ\mu.

  4. Thể tích của quả bóng là V=224V = 224 m³, khối lượng của vỏ là m=145m = 145 kg. Quả bóng chứa đầy không khí nóng ở áp suất khí quyển bình thường. Thể tích không khí của vỏ phải bằng bao nhiêu để quả bóng bắt đầu bay lên? Nhiệt độ không khí bên ngoài vỏ t0=0∘Ct_0 = 0^\circ\text{C}.

  5. Một quả bóng cao su có thành mỏng có khối lượng m0=50m_0 = 50 g chứa đầy nitơ và nhúng vào hồ ở độ sâu h=100h = 100 m. Tìm khối lượng nitơ khi quả bóng ở vị trí cân bằng. Liệu trạng thái cân bằng có ổn định không? Áp suất khí quyển p0=760p_0 = 760 mm Hg. Nghệ thuật., nhiệt độ ở độ sâu của hồ t=4∘Ct = 4^\circ\text{C}, khối lượng mol của nitơ M=0,028M = 0,028 kg/mol. Bỏ qua lực căng của cao su.

  6. Hai điện tích giống hệt nhau q1q_1 và q2q_2 có khối lượng m1m_1 và m2m_2 đang chuyển động hướng về nhau. Tại thời điểm khoảng cách giữa các điện tích là rr, chúng có tốc độ v1v_1 và v2v_2. Khoảng cách tối thiểu các điện tích sẽ hợp nhất là bao nhiêu?

  7. Một tụ điện phẳng được đặt trong một điện trường đều, vuông góc với các bản tụ. Trường tích điện là E=1E = 1 kV/m, diện tích các bản tụ là S=100S = 100 cm². Những điện tích nào xuất hiện trên mỗi bản nếu tụ điện bị dây dẫn làm ngắn mạch? Các tấm tụ điện không được tích điện cho đến khi chúng đóng lại.

  8. Một tia sáng rơi vào một chồng tấm phẳng trong suốt có độ dày bằng nhau, giá trị của mỗi tấm nhỏ hơn kk lần giá trị của tấm ở trên nó. Hỏi góc tới nhỏ nhất mà chùm tia không đi qua ống khói là bao nhiêu? Chỉ báo nguồn của các tấm phía trên là nn, số lượng tấm là NN.

  9. Cần đặt một nguồn sáng chính xác ở khoảng cách bao nhiêu so với một quả cầu thủy tinh có bán kính RR để ảnh của nó xuất hiện ở phía bên kia của quả bóng ở cùng một khoảng cách? Chỉ báo cung cấp ngăn xếp nn. Ảnh được tạo bởi một chùm tia hẹp gần trục quang học.

  10. Một điện cực nhôm phẳng được chiếu sáng bằng tia cực tím có bước sóng λ=83\lambda = 83 nm. Khoảng cách tối đa mà một quang điện tử có thể di chuyển từ bề mặt điện cực là bao nhiêu nếu có một điện trường hãm bên ngoài điện cực hướng E=7,5E = 7,5 V/cm? Ranh giới màu đỏ của hiệu ứng quang điện đối với nhôm tương ứng với bước sóng λmax⁡=332\lambda_{\max} = 332 nm.

Ấn phẩm được chuẩn bị bởi Yu. N. Kuzmin, Yu. D. Maksimov, V. N. Romanov, I. V. Rusanov, V. A. Chikhaev

Viện kỹ thuật điện Leningrad được đặt theo tên. V. I. Ulyanova (Lênin)

Toán học

Bài thi viết

Tùy chọn 1

  1. Cho một hàm

f(x)=2−(x2−x+1)(x2−x).f(x) = 2 - (x^2 - x + 1)(x^2 - x).

a) Giải phương trình f(x)=0f(x) = 0.

b) Tìm giá trị lớn nhất của f(x)f(x).

b) Phương trình f(x)=x2−x+af(x) = x^2 - x + a có bao nhiêu nghiệm tùy thuộc vào aa?

  1. Trong tam giác ABC, độ dài cạnh AC là 1, các góc AA và BB lần lượt là aa và π/3\pi/3. Chúng ta hãy biểu thị bằng CKCK và ALAL chiều cao của tam giác và m(α)m(\alpha) tổng độ dài của các đoạn AK và CL.

a) Biểu thị m(α)m(\alpha) theo aa.

b) Giải phương trình m(α)=1m(\alpha) = 1.

b) Vẽ đồ thị của hàm số m(α)m(\alpha). Đánh dấu tọa độ điểm cực trị.

  1. Hàm y=f(x)y = f(x) được tính theo công thức f(x)=x4−2ax+a2−2f(x) = x^4 - 2ax + a^2 - 2.

a) Tìm giá trị nhỏ nhất của hàm f(x)f(x) tại a=2a = 2.

b) Phương trình f(x)f(x) có bao nhiêu nghiệm tại a=2a = 2?

b) Với aa hàm số f(x)f(x) có đúng một nghiệm?

d) Với xx nào có aa sao cho x4−2ax+a2−2=0x^4 - 2ax + a^2 - 2 = 0?

Tùy chọn 2

  1. Cho một hàm

f(x)=x+1−x.f(x) = \sqrt{x + 1} - x.

Tờ 73

tr. 71Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

71

a) Giải bất đẳng thức f(x)<−1f(x) < -1.
6) Tìm giá trị nhỏ nhất của hàm f(x)f(x) trên khoảng [−1;1][-1; 1].
b) Phương trình f(x)=af(x) = a có bao nhiêu nghiệm tùy thuộc vào aa?
2. Trong tam giác ABCABC góc AA vuông, AB=AC=2AB=AC=2. Điểm MM nằm bên trong tam giác và AM=1AM=1, ∠MAC=α\angle MAC=\alpha. Hãy để q=BM⋅MCq=BM \cdot MC.
a) Chứng minh rằng q=8u2−20u+17q=\sqrt{8u^2-20u+17}, trong đó u=sin⁡α+cos⁡αu=\sin \alpha+\cos \alpha.
6) Giải phương trình q(α)=3q(\alpha)=3.
b) Tìm giá trị nhỏ nhất của hàm q(α)q(\alpha).
3. Cho hàm y=x4+2x3+1y=x^4+2x^3+1. Cho các điểm AA, BB, CC trên đồ thị của nó có hoành độ a−1a-1, aa, a+1a+1 tương ứng.
a) Tìm diện tích S(a)S(a) của tam giác ABCABC.
a) Vẽ đồ thị hàm số S(a)S(a). Đánh dấu tọa độ các điểm cực trị.
b) Giải phương trình S(a)=1/2S(a)=1/2.
d) Phương trình S(a)=bS(a)=b có bao nhiêu nghiệm tùy thuộc vào bb?

Vật lý
Bài thi vấn đáp

  1. Tốc độ tuyến tính của các điểm vành quay trên đĩa là v1=6v_1=6 m/s, và các điểm nằm gần trục quay l=20l=20 cm là v2=4v_2=4 m/s. Tìm vận tốc góc và bán kính của đĩa.
  2. Một hòn đá được ném thẳng đứng lên trên từ nóc một ngôi nhà ở độ cao H=20H=20 m với tốc độ v0=10v_0=10 m/s. Xác định vận tốc của hòn đá ở độ cao h=10h=10 m so với mặt đất và động năng của hòn đá lúc chạm đất. Khối lượng của hòn đá là m=1m=1 kg.
  3. Một khúc gỗ đồng nhất có chiều dài ll và khối lượng m=100m=100 kg đặt trên hai giá đỡ. Khoảng cách từ đầu bên phải của khúc gỗ đến giá đỡ gần nhất l/3l/3, từ bên trái l/4l/4. Khúc gỗ ép lên mỗi giá đỡ bằng lực nào? Phải tác dụng lực tối thiểu nào để nâng nhẹ khúc gỗ ở đầu bên phải của nó?
  4. Một trong các ma trận toán học tạo ra dao động n1=10n_1=10, ma trận còn lại tạo ra dao động n2=6n_2=6 trong cùng thời gian. Sự khác biệt về chiều dài của ma trận là Δl=16\Delta l=16 cm. Xác định độ dài của ma trận và chu kỳ dao động của chúng.
  5. Bong bóng chứa khí cuộn ở t1=27∘Ct_1=27^\circ C và áp suất p1=100p_1=100 kPa. Áp suất sẽ là bao nhiêu khi k=0,4k=0,4 khối lượng khí thoát ra khỏi khí cầu và nhiệt độ giảm xuống t2=7∘Ct_2=7^\circ C?
  6. Khi đun nóng đẳng áp m=12m=12 g gel, nó thực hiện công A=1A=1 kJ. Nhiệt độ của khí thay đổi bao nhiêu? Hỏi nó đã truyền bao nhiêu nhiệt lượng?
  7. Hai điện tích chính xác q1=0,6q_1=0,6 µC và q2=−0,3q_2=-0,3 µC đặt trong chân không cách nhau l=10l=10 cm. Xác định vị trí tại đó hướng của trường do các điện tích này tạo ra bằng không.
  8. Một vôn kế được nối với mục tiêu, gồm có một cục pin và một điện trở có điện trở R=10R=10 Ohm: đầu tiên mắc nối tiếp, sau đó mắc song song với điện trở. Cả hai chỉ số vôn kế đều giống nhau. Điện trở RV=1R_V=1 kOhm. Điện trở trong của pin là bao nhiêu?
  9. Ở góc độ nào một thợ lặn nhìn thấy đường chân trời từ mặt nước? Chỉ báo tràn nước n=1,33n=1,33.
  10. Một slide được chiếu lên màn hình và diện tích của hình ảnh lớn hơn k=100k=100 lần diện tích của slide. Khoảng cách từ vật trượt đến vật của thiết bị chiếu là d=25d=25 cm. Xác định khoảng cách từ vật đến màn và tiêu cự của vật.

Học viện sư phạm bang Leningrad được đặt theo tên. A. I. Herzen

Matematika
Bài thi vấn đáp
Khoa Toán

  1. Chứng minh tính đúng đắn của đẳng thức 1−4sin⁡10∘sin⁡70∘2sin⁡10∘=1\frac{1-4\sin 10^\circ\sin 70^\circ}{2\sin 10^\circ} = 1.
  2. Giải phương trình:
    a) x2+2x+7x2+2x+3=x2+2x+4\frac{x^2+2x+7}{x^2+2x+3} = x^2+2x+4;
    b) (x−1)2(x−5)=∣x−1∣25−x2\sqrt{(x-1)^2(x-5)} = |x-1| \sqrt{25-x^2};
    b) 22x−3x−12=3x+12−22x−12^{2x}-3^{x-\frac{1}{2}}=3^{x+\frac{1}{2}}-2^{2x-1};
    r) log⁡3x−1log⁡3x3−2log⁡3x+log⁡3x=3\frac{\log_3 x-1}{\log_3 \frac{x}{3}}-2\log_3 \sqrt{x}+\log_3 x=3.
  3. Giải bất đẳng thức:
    a) x2−5x+6≤x+4\sqrt{x^2-5x+6} \leq x+4;
    b) ∣3∣x∣+2∣x∣−1∣<3\left|\frac{3|x|+2}{|x|-1}\right| < 3;
    b) 6,252−log⁡2x2>0,4log⁡2x+26,25^{2-\log_2 x^2}>0,4^{\log_2 x+2};
    r) (14)log⁡3x3≤1\left(\frac{1}{4}\right)^{\log_3 \frac{x}{3}} \leq 1.
  4. Tìm miền xác định của hàm y=2−log⁡0,5(xx−1)y=\sqrt{2-\log_0,5\left(\frac{x}{x-1}\right)}.
  5. Tứ giác ABPKABPK nội tiếp trong một đường tròn. Các đường chéo của nó cắt nhau tại điểm AA. Chứng minh rằng MA⋅AP=KA⋅ABMA \cdot AP=KA \cdot AB.
  6. Trong một hình thang đều ABCDABCD (AB||CD) các đường chéo cắt nhau tại điểm OO bên dưới

Tờ 74

tr. 72Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

72

góc 60° (∠AOB=60∘\angle AOB=60^\circ). Chứng minh rằng trung điểm của các đoạn thẳng AO, OD và BC là các đỉnh của một tam giác đều.

  1. Trong một tam giác cân, đáy bằng 30 và chiều cao bằng 20. Xác định chiều cao hạ xuống một cạnh.

  2. Các cạnh của các đáy của đường thẳng cắt tam giác vuông bên phải là aa và bb (a>ba>b), góc nhị diện ở mép của đáy lớn là φ\varphi. Tìm diện tích xung quanh của các đường thẳng bị cắt.

  3. Đáy của các đường thẳng là hình thoi có cạnh aa và góc nhọn aa. Một hình nón nội tiếp một đường thẳng, đường sinh của nó nghiêng với mặt phẳng đáy một góc β\beta. Tìm thể tích của hình nón.

  4. Xác định thể tích của một đường thẳng lục giác vuông nếu biết đường chéo lớn nhất của nó có độ dài dd và tạo một góc aa với cạnh bên của đường thẳng đó.

  5. Ở đáy các đường thẳng là một tam giác vuông, bán kính của hình tròn treo vào tam giác này bằng bb. Một trong các đỉnh của đường thẳng được chiếu vào tâm của đế. Cạnh bên của các đường thẳng tạo thành một góc β\beta với mặt phẳng đáy. Tìm khối lượng của dòng.

Khoa Vật lý và Khoa học Công nghiệp

  1. Hơn nữa:
    a) log⁡5sin⁡46∘\log_5 \sin 46^\circ hoặc log⁡5cos⁡46∘\log_5 \cos 46^\circ;
    b) log⁡1cos⁡18∘\log_1 \cos 18^\circ hoặc log⁡1sin⁡18∘\log_1 \sin 18^\circ?

  2. Đơn giản hóa biểu thức
    12(sin⁡4α+cos⁡α)+sin⁡2α⋅cos⁡2α.\frac{1}{2} (\sin^4 \alpha + \cos \alpha) + \sin^2 \alpha \cdot \cos^2 \alpha.

  3. Vẽ đồ thị hàm số:
    a) y=(4−∣x∣)(1−∣x∣)y = (4 - |x|)(1 - |x|);
    b) y=lg⁡∣x−1∣y = \lg |x - 1|;
    c) y=2−∣x∣y = 2^{-|x|}.

  4. Giải phương trình:
    a) 2sin⁡2x−3sin⁡x+1=02\sin^2 x - 3\sin x + 1 = 0;
    b) (3x+1)x=lg⁡10−log⁡116;(3^{x+1})^x = \lg 10 - \log_1 16;
    2\sqrt{2}

“Thư viện «Kvant» - 10 năm
(Để bắt đầu, xem trang 9)

  1. V. M. Tikhomirov. Những câu chuyện về thăng trầm.

  2. A. A. Silin. Tàu và chúng tôi.

  3. L. A. Ashkinazi. Máy hút bụi cho khoa học và công nghệ.

  4. A. D. Chernin. Vật lý thời gian.

  5. Bài toán Trình tối ưu hóa vật lý Moscow.

  6. M. V. Balk, V. G. Boltansky. Hình học khối lượng

  7. R. Feynman. Bản chất của các định luật vật lý.

  8. L. G. Aslamaoz, A. A. Barlamov. Vật lý tuyệt vời.

  9. A. N. Kolmogorov. Toán học là một khoa học và một nghề.

  10. M. E. Levinshtein, G. S. Simin. Barvers: Từ mạch quan trọng đến mạch tích hợp.

  11. R. Feynman. Cad là một lý thuyết kỳ lạ về ánh sáng và vật chất.

  12. Vâng. V. Zeldovich, M. Yu. Khlopov. Kịch tính nằm trong sâu thẳm của thiên nhiên.

  13. I. D. Novikov. Vũ trụ bùng nổ như thế nào.

  14. M. V. Berkinblit, E. G. Glaazoleva. Điện trong cơ thể sống.

  15. A. L. Stasenko. Vật lý của chuyến bay.

  16. A. S. Steinberg. Báo cáo từ thế giới hợp kim.

Tờ 75

tr. 73Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

73

Nút thắt, liên kết và đa thức của chúng

  1. Tại nút Y4Y_4 đến hình 1 (xem trang 11), ném một vòng cung ABAB qua toàn bộ nút từ phải sang trái đến đường chấm. Làm sáng tỏ thêm bằng cách áp dụng thao tác Ω1+\Omega_1^+ ba lần.
  2. Sau khi thực hiện thao tác Ω2+\Omega_2^+, nút thắt sẽ được gỡ rối bằng cách áp dụng thao tác Ω1+\Omega_1^+ ba lần.
  3. Điều này xuất phát từ thực tế là trong sơ đồ nút Y2Y_2 không có cấu hình của các điểm kép được hiển thị trong Hình 4 a, b ở bên trái (xem trang 13).
  4. Lời giải tương tự như lời giải bài tập 3.
  5. 1−x21-x^2.
  6. 2x2x; x3+2xx^3+2x.
  7. x6+5x4+6x2+1x^6+5x^4+6x^2+1; x7+6x5+10x3+4xx^7+6x^5+10x^3+4x.
    Gợi ý. Ký hiệu lần lượt YY và 33 bằng L7L_7 và L8L_8, xác định bằng cách tương tự L1L_1, L2L_2, L3L_3, …, LnL_n và chứng minh hệ thức truy hồi cho các đa thức Conway của chúng:
    PLn=xPLn−1+PLn−2P_{L_n}=xP_{L_{n-1}}+P_{L_{n-2}}
    áp dụng Axim III cho bất kỳ điểm kép nào. Sau đó, bắt đầu với các giá trị đã biết của đa thức cho L2L_2 và L3L_3 (đây là quy tắc đơn giản nhất để liên kết hai vòng tròn và nút ba lá tương ứng!), lần lượt tìm PL4P_{L_4}, PL5P_{L_5}, PL6P_{L_6} PL7P_{L_7} và PL8P_{L_8}. Điều thú vị là mối quan hệ truy hồi xác định các đa thức PLnP_{L_n} chỉ khác nhau về dấu so với mối quan hệ đối với đa thức Chebyshev có ý nghĩa.

phương pháp lobachevsky

  1. Sử dụng phép thay thế x=1/yx=1/y và nhân tất cả các số hạng với yny^n.
  2. Nếu giá trị x0x_0 được đưa ra thì hãy sử dụng các giá trị thay thế x=y+x0x=y+x_0 và y=1/zy=1/z.

Định luật bảo toàn năng lượng và động lượng

  1. Q=mgH+mMv22(M+m)Q=mgH+\frac{mMv^2}{2(M+m)}.

  2. ΔE=m1m2(v12+v22−2v1v2cos⁡α)m1+m2\Delta E=\frac{m_1m_2(v_1^2+v_2^2-2v_1v_2\cos \alpha)}{m_1+m_2}.

  3. xmax⁡=mvk(M+m)x_{\max}=\frac{mv}{\sqrt{k(M+m)}}.

  4. Hmax⁡=Mv22g(M+m)H_{\max}=\frac{Mv^2}{2g(M+m)}.

  5. vmax⁡=2mglM(M+m)sin⁡α2v_{\max}=2m\sqrt{\frac{gl}{M(M+m)}}\sin \frac{\alpha}{2}.

Đại học bang Leningrad Toán học
Tùy chọn 1

  1. −π4+kπ-\frac{\pi}{4}+k\pi, k∈Zk\in Z.
  2. [1; 3] ⋃[81;∞)\bigcup [81; \infty).
  3. a=−64a=-64, b=8b=8, a=0a=0, b=0b=0, a∈(0;4)a\in(0; 4), b∈Rb\in\mathbb{R}; a=4a=4, b=2±2b=2\pm\sqrt{2}. Gợi ý. Nếu a∈(0;4)a\in(0; 4), thì phân biệt của phương trình đầu tiên D=a2−4aD=a^2-4a là âm. Đối với các giá trị aa này, khả năng lời giải của phương trình thứ nhất sẽ trống và do đó sẽ là một phần của tập lời giải của phương trình thứ hai, bất kể giá trị của bb. Nếu a∉[0;4]a\notin[0; 4] thì D>0D>0 và phương trình đầu tiên sẽ có hai nghiệm khác nhau. Chúng sẽ chỉ thuộc phương trình thứ hai nếu các hệ số của phương trình tỷ lệ thuận, nghĩa là nếu −a=b2-a=b^2, a=−8ba=-8b, từ đó a=−64a=-64, b=8b=8. Các trường hợp a=0a=0 và a=4a=4 được xem xét mà không gặp khó khăn gì.
    4.1. Gợi ý. Gọi OO là giao điểm của AEAE với DC. Từ sự giống nhau của tam giác DOGDOG và OECOEC suy ra
    OGOD=OEOC,\frac{OG}{OD}=\frac{OE}{OC},
    và từ sự giống nhau của các tam giác DOADOA và OEFOEF
    AOOD=OEOF.\frac{AO}{OD}=\frac{OE}{OF}.
    Từ các mối quan hệ này dẫn đến đẳng thức OGOF=AOOC\frac{OG}{OF}=\frac{AO}{OC}, đảm bảo sự giống nhau của các tam giác OFGOFG và OCAOCA.
    4.2. π2+1\frac{\pi}{2}+1. Gợi ý. Bất đẳng thức thứ nhất xác định một hình vuông có các đỉnh tại các điểm (−3;0)(-3; 0), (−1;−2)(-1; -2), (−1;2)(-1; 2), (1;0)(1; 0) và bất đẳng thức thứ hai xác định một hình tròn có tâm tại điểm (−2;0)(-2; 0) với bán kính 1.
  4. 2V. Gợi ý. Khoảng cách là tiết diện trục của hình nón (hình 1). Đặt OO′=ROO'=R, SO=hSO=h, AO=xAO=x. Từ sự giống nhau của các hình tam giác SO′A′SO'A'

Tờ 76

tr. 74Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

74

và SOA thì theo sau SO′O′A′=SAOA\frac{SO'}{O'A'} = \frac{SA}{OA}, tức là h−RR=h2+x2x\frac{h-R}{R} = \frac{\sqrt{h^2+x^2}}{x}. Theo đó thể tích của hình nón là W(h)=πR23⋅h2h−2RW(h) = \frac{\pi R^2}{3} \cdot \frac{h^2}{h-2R}. Hàm này có mức tối thiểu là h=4Rh=4R bằng 2V.

Tùy chọn 2

  1. 2, 7, 12 hoặc 10, 7, 4. Gợi ý. Điều kiện bài toán dẫn đến hệ thống 2b=a+c2b=a+c, (b−4)2=(a−1)(c−3)(b-4)^2=(a-1)(c-3), (a−1)(c−3)=b+2(a-1)(c-3)=b+2.
  2. {1}.
    3.1. [0;π3]∪[π2;3π2]∪[5π3;2π]\left[ 0; \frac{\pi}{3} \right] \cup \left[ \frac{\pi}{2}; \frac{3\pi}{2} \right] \cup \left[ \frac{5\pi}{3}; 2\pi \right].

3.2. Kết hợp các phân đoạn [2kπ+arccos⁡14;2(k+1)π−arccos⁡14],k∈Z\left[ 2k\pi + \arccos \frac{1}{4}; 2(k+1)\pi - \arccos \frac{1}{4} \right], k \in \mathbb{Z}. Gợi ý. Đầu tiên hãy tìm lời giải, thuộc đoạn [0; 2π].

  1. R(R−2r)\sqrt{R(R-2r)}. Gợi ý. Đặt OO và O′O' là tâm của đường treo và đường tròn ngoại tiếp của tam giác cân ABCABC (AB=BCAB=BC), HH là điểm giữa của đáy ACAC, KK điểm tiếp tuyến của đường tròn treo với cạnh BCBC, BH=hBH=h của tam giác chiều cao. Sau đó OO′=∣BO−BO′∣=∣R+r−h∣OO' = |BO-BO'| = |R+r-h|. Nếu ∠HBC=a\angle HBC=a thì theo định lý sin BC=2Rcos⁡aBC=2R\cos a. Từ tam giác BOKBOK, chúng ta thu được cos⁡a=h2−2rhh−r\cos a = \frac{\sqrt{h^2-2rh}}{h-r}, cùng với mối quan hệ h=BCcos⁡a=2Rcos⁡2ah=BC\cos a=2R\cos^2a đưa ra phương trình cho h:h=2Rh2−2rh/(h−r)2h: h=2R\sqrt{h^2-2rh}/(h-r)^2, giải ra chúng ta thu được h=R+r±R2−2Rrh=R+r \pm \sqrt{R^2-2Rr}.

  2. 7:3. Gợi ý. Kim tự tháp SABCSABC được chia thành hai hình chóp ABCDABCD và SBCDSBCD có chung đáy và chiều cao ADAD và DSDS (hình 2). Đối với Posny, tỷ lệ âm lượng yêu cầu là DS/ADDS/AD. Để tìm tỷ lệ này, hãy xem xét phần SAESAE và sử dụng thực tế là ED⋅AS=SF⋅EAED \cdot AS=SF \cdot EA.

Tùy chọn 3

    1. Lời giải. Đặt số cần tìm có dạng 100x+10y+z100x+10y+z, trong đó x,y,zx, y, z là các chữ số chưa biết. Nó xuất phát từ điều kiện

{x+y+z=12,299x+20y−97z=24.\left\{ \begin{array}{l} x+y+z=12, \\ 299x+20y-97z=24. \end{array} \right.
Nhân phương trình thứ nhất với 299 và trừ phương trình thứ hai sẽ được phương trình
31y+44z=33⋅12,31y+44z=33 \cdot 12,
do đó yy phải chia hết cho 11. Pozny y=0y=0, z=9z=9, x=3x=3.
2. π±π3+2kπ,±arccos⁡27+2kπ,k∈Z\pi \pm \frac{\pi}{3} + 2k\pi, \pm \arccos \sqrt{\frac{2}{7}} + 2k\pi, k \in \mathbb{Z}.
3. {0}∪[32;3]\{0\} \cup \left[ \frac{3}{2}; 3 \right].
4. Xem hình 3.
5. 148πR3H3(4H2+R2−R)3\frac{1}{48} \pi \frac{R^3}{H^3} (\sqrt{4H^2+R^2}-R)^3. Lời giải. Đặt EE và DD là trung điểm của cạnh, ABAB và CDCD là các điểm mà mặt phẳng được chỉ định trong các điều kiện đi qua. Chúng ta hãy xem xét phần của paramid bởi một mặt phẳng đi qua BB và chiều cao SOSO (hình 4). Gọi KK là giao điểm của đoạn EDED với mặt phẳng SOSO. Theo điều kiện FK=KBFK=KB, và do đó OK=R2OK=\frac{R}{2}.
Tâm của quả bóng liên kết O′O' nằm trên SOSO và cách đều FBFB và SKSK. Hãy biểu thị bán kính của nó bằng rr. Sau đó OO′=O′G=rOO'=O'G=r. Từ sự giống nhau của tam giác SGO′SGO' và SOKSOK suy ra

rH−r=R/2SK=R2H2+R24=R4H2+R2.\frac{r}{H-r} = \frac{R/2}{SK} = \frac{R}{2\sqrt{H^2+\frac{R^2}{4}}} = \frac{R}{\sqrt{4H^2+R^2}}.
Pozny r=R(4H2+R2−R)4Hr = \frac{R(\sqrt{4H^2+R^2}-R)}{4H}.

Tùy chọn 4

  1. Xem hình 5.
  2. x=2x=2.
  3. Kết hợp các phân đoạn [2πk−arccos⁡π6;2πk+arccos⁡π6],k∈Z\left[ 2\pi k - \arccos \frac{\pi}{6}; 2\pi k + \arccos \frac{\pi}{6} \right], k \in \mathbb{Z}. Gợi ý. Đầu tiên giải trên khoảng [0; 2π].
  4. GMT được yêu cầu là hình bình hành được tạo bởi các đường trung bình EF,FG,GH,HEEF, FG, GH, HE của các hình tam giác ABD,BCD,ABC,ACDABD, BCD, ABC, ACD (hình 6). Gợi ý. Trước tiên hãy xét trường hợp đoạn CDCD suy biến thành điểm (hình 7) và chứng minh rằng khi đó GMT cắt chúng ta - đường giữa KLKL hình tam giác

Tờ 77

tr. 75Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

75

biệt danh ABCABC, song song ABAB. Bây giờ thật dễ hiểu trường hợp tổng quát. Đặt MM là một điểm tùy ý của hình bình hành EFGHEFGH. Chúng ta vẽ KLKL qua điểm MM song song với GHGH và BPBP qua điểm KK. Xét tam giác BPABPA. Dễ dàng kiểm tra được cạnh PAPA đi qua điểm LL và KLKL là đường trung bình của tam giác này. Do đó, điểm MM là trung điểm của đoạn PQPQ, các điểm cuối của đoạn này nằm ở ABAB và CDCD. Như vậy, điểm MM thuộc GMT mong muốn. Tương tự, người ta xác minh rằng một điểm tùy ý của GMT mong muốn thuộc hình bình hành EFGHEFGH.

  1. 3−312a2h\frac{3-\sqrt{3}}{12} a^2 h. Gợi ý. Bóng tối mà chúng ta quan tâm là một ví dụ có đáy là hình lục giác DEFGHKDEFGHK (hình 8) và chiều cao là đoạn OSOS. Âm lượng yêu cầu VV sẽ bằng 13hSDEFGHK\frac{1}{3} h S_{DEFGHK}. Lưu ý rằng SDEFGHK=6SEFOS_{DEFGHK}=6 S_{EFO}, vì tất cả các hình lục giác - EFOEFO, FGOFGO, GHOGHO, HKOHKO, KDOKDO và DEODEO - đều bằng nhau (chứng minh điều đó!). Hãy tìm SEFOS_{EFO}. Nó tuân theo điều kiện OL=a23OL=\frac{a}{2\sqrt{3}}. Tiếp theo, LE=OLLE=OL, kể từ ∠LOE=∠OEL=45∘\angle LOE=\angle OEL=45^\circ. Vì ∠LOF=60∘−45∘=15∘\angle LOF=60^\circ-45^\circ=15^\circ, nên FL=OL⋅tg15∘=a23(2−3)FL=OL \cdot tg 15^\circ=\frac{a}{2\sqrt{3}}(2-\sqrt{3}). Vì vậy, SEFO=12OL⋅EF=12⋅a23⋅(a23+a23)=a2(3−3)24S_{EFO}=\frac{1}{2} OL \cdot EF=\frac{1}{2} \cdot \frac{a}{2\sqrt{3}} \cdot \left(\frac{a}{2\sqrt{3}}+\frac{a}{2\sqrt{3}}\right)=\frac{a^2(3-\sqrt{3})}{24}.

Tùy chọn 5

  1. {(3;1);(5/3;11/3)}\{(3; 1); (5/3; 11/3)\}.

  2. π2+kπ,k∈Z\frac{\pi}{2}+k\pi, k \in \mathbb{Z}.

  3. (−3/2;−23/16)(-3/2; -23/16).

  4. Lời giải. Gọi OO là giao điểm của đường tròn ngoại tiếp tam giác ABDABD và BCEBCE (hình 9). Vì các cung ADBADB và BECBEC bằng 240∘240^\circ nên ∠AOB=∠BOC=120∘\angle AOB=\angle BOC=120^\circ. Do đó, ∠AOC=120∘\angle AOC=120^\circ, và do đó điểm OO sẽ nằm trên đường tròn ngoại tiếp tam giác ACFACF. Vì vậy, tam giác ABCABC được chia thành ba hình tam giác, mỗi hình tam giác được bao phủ bởi một trong các hình tròn đã cho. Tuyên bố đã được chứng minh.

  5. 13−1\frac{1}{\sqrt{3}}-1. Gợi ý. Giả sử B1B2...B_1B_2... là một phần của hình gốc SA1A2...SA_1A_2... theo một mặt phẳng song song với đáy A1A2...A_1A_2.... Gọi V1,VV_1, V là thể tích của các hình chính SB1B2...SB_1B_2... và SA1A2...SA_1A_2..., và P1,PP_1, P là diện tích các bề mặt bên của chúng. Theo điều kiện V1V=12\frac{V_1}{V}=\frac{1}{2}. Bây giờ hãy lưu ý rằng các số nguyên tố SB1B2...SB_1B_2... và SA1A2...SA_1A_2... giống nhau với hệ số tương tự là k=SB1SA1k=\frac{SB_1}{SA_1}, do đó V1V=k3\frac{V_1}{V}=k^3, P1P=k2\frac{P_1}{P}=k^2.

Tùy chọn 6

  1. Xem hình 10.
  2. ±arccos⁡(3−52)+2kπ,k∈Z\pm \arccos \left(\frac{3-\sqrt{5}}{2}\right)+2k\pi, k \in \mathbb{Z}.
  3. (2;11)(2; \sqrt{11}).
  4. 7−49π+137-\frac{4}{9}\pi+\frac{1}{3}. Gợi ý. Bất đẳng thức đầu tiên chọn một hình vuông có các đỉnh (−2;1)(-2; 1), (0;−1)(0; -1), (0;3)(0; 3), (2;1)(2; 1). Bất đẳng thức thứ hai có thể chuyển về dạng
    x2+(y+13)2≥(23)2,x^2+\left(y+\frac{1}{\sqrt{3}}\right)^2 \geq \left(\frac{2}{\sqrt{3}}\right)^2,
    vì vậy họ sẽ chọn một khu vực nằm bên ngoài vòng tròn có tâm là (0;−13)(0; -\frac{1}{\sqrt{3}}) và bán kính 23\frac{2}{\sqrt{3}}.

Tờ 78

tr. 76Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

76

  1. 11/1. Gợi ý. Gọi hh là chiều cao của lăng kính, SS diện tích đáy của nó. Thể tích của lăng kính là 112hS=112V\frac{1}{12} hS = \frac{1}{12} V.

Tùy chọn 7
2. 2kπ±arccos⁡14,k∈Z2k\pi \pm \arccos \frac{1}{4}, k \in \mathbb{Z}.
3. (−2;−3)∪(1;3)(-2; -\sqrt{3}) \cup (1; \sqrt{3}).
4. min⁡f(x)=f(4)=22\min f(x) = f(4) = 2\sqrt{2}; không có giá trị tối đa. x∈(3;5)x \in (3; 5).

Vật lý
Tùy chọn 1

  1. Các lực tác dụng lên các thanh được biểu diễn ở hình 11. Ta viết điều kiện cân bằng cho khối bên phải:
    N1=mg,N=Fтр,N_1 = mg, N = F_{\text{тр}},
    Nbcos⁡α=12(bsin⁡α−acos⁡α)mg.Nb \cos \alpha = \frac{1}{2}(b \sin \alpha - a \cos \alpha)mg.
    Ngoài ra, điều cần thiết là các thanh không bị trượt hoặc lật. Hãy xem xét các điều kiện này một cách tuần tự. Điều kiện không trượt có dạng
    Fтр<μN1.F_{\text{тр}} < \mu N_1.
    Sau đó chúng tôi nhận được
    N=12mg(tgα−ab)<μmg,N = \frac{1}{2}mg \left( tg \alpha - \frac{a}{b} \right) < \mu mg,
    Và
    α<arctg(ab+2μ).\alpha < \arctg \left( \frac{a}{b} + 2\mu \right).
    (1)
    Việc khối bên phải không bị lật (khối không đứng thẳng) tương đương với điều kiện N>0N > 0, tức là.
    12mg(tgα−ab)>0,\frac{1}{2}mg \left( tg \alpha - \frac{a}{b} \right) > 0,
    những gì mang lại
    α>arctgab.\alpha > \arctg \frac{a}{b}.
    (2)
    Để tìm sự vắng mặt của việc lật khối bên trái, hãy xét trường hợp giới hạn của điểm bắt đầu bị lật. Trong trường hợp này, phản lực N1N_1 tác dụng lên phía bên trái của đế và điều kiện cân bằng cho mômen lực có dạng
    Nbcos⁡α=12mg.Nb \cos \alpha = \frac{1}{2}mg.

Sẽ không có hiện tượng lật úp khi
Nbcos⁡α<12mg,Nb \cos \alpha < \frac{1}{2}mg,
hoặc
12mg(bsin⁡α−acos⁡α)<12mg,\frac{1}{2}mg \left( b \sin \alpha - a \cos \alpha \right) < \frac{1}{2}mg,
Ở đâu
α<2arctgab.\alpha < 2 \arctg \frac{a}{b}.
(3)

Việc thỏa mãn chung điều kiện (1)–(3) dẫn đến đáp số
arctgab<α<min⁡{2arctgab;\arctg \frac{a}{b} < \alpha < \min \left\{ 2 \arctg \frac{a}{b}; \right.
arctg(ab+2μ)}.\arctg \left( \frac{a}{b} + 2\mu \right) \}.
2. Từ hình đến điều kiện bài toán rõ ràng công yêu cầu bằng
A=A23−A41=(p2−p1)(V4−V1)=R(T3−T4−T2+T1).A = A_{23} - A_{41} = \left( p_2 - p_1 \right) \left( V_4 - V_1 \right) = R \left( T_3 - T_4 - T_2 + T_1 \right).
Sử dụng bài toán và phương trình trạng thái khí lý tưởng, chúng ta thu được
T2=T4=T1T3.T_2 = T_4 = \sqrt{T_1 T_3}.
Rồi cuối cùng
A=R(T1−2T1T3+T3)=R(T3−T1)2.A = R \left( T_1 - 2\sqrt{T_1 T_3} + T_3 \right) = R \left( \sqrt{T_3} - \sqrt{T_1} \right)^2.
3. Tại bất kỳ thời điểm nào, hướng trên điện trở bằng điện áp trên cuộn cảm, có độ lớn trùng với suất điện động tự cảm trong cuộn dây. Vì vậy dòng điện trong điện trở
IR=URR=LRΔILΔt,I_R = \frac{U_R}{R} = \frac{L}{R} \frac{\Delta I_L}{\Delta t},
trong đó ILI_L là cường độ dòng điện trong cuộn dây. Trong một khoảng thời gian ngắn Δt\Delta t điện tích truyền qua điện trở
ΔQ=IRΔt=LRΔIL.\Delta Q = I_R \Delta t = \frac{L}{R} \Delta I_L.
Tại thời điểm ban đầu IL=0I_L = 0, dòng điện trong cuộn dây IL=E/rI_L = \mathcal{E}/r được thiết lập nên thời gian sạc đầy
Q=LRIL=ELRr.Q = \frac{L}{R} I_L = \frac{\mathcal{E} L}{R r}.
4. Γ=2Γ1Γ2/(Γ1+Γ2).\Gamma = 2\Gamma_1 \Gamma_2 / (\Gamma_1 + \Gamma_2).

Tờ 79

tr. 77Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

77

Tùy chọn 2

  1. Các lực tác dụng lên hệ được cho trong hình 12. Điều kiện cân bằng của hệ được viết dưới dạng
    Ncos⁡α+Ftpsin⁡α=(M+m)g,N \cos \alpha + F_{\text{tp}} \sin \alpha = (M + m)g,
    Nsin⁡α+N1=Ftpcos⁡α,N \sin \alpha + N_1 = F_{\text{tp}} \cos \alpha,
    Mglcos⁡α=Nacos⁡α.M g l \cos \alpha = \frac{N a}{\cos \alpha}.
    Điều kiện để thanh Ftp<μNF_{\text{tp}} < \mu N không trượt
    (M+m)g<N(cos⁡α+μsin⁡α),(M + m)g < N(\cos \alpha + \mu \sin \alpha),
    hoặc
    (mM+1)<lacos⁡2α(cos⁡α+μsin⁡α).\left(\frac{m}{M} + 1\right) < \frac{l}{a} \cos^2 \alpha(\cos \alpha + \mu \sin \alpha).
    Người bảo vệ sẽ không rẽ phải nếu N1>0N_1 > 0, tức là.
    1+mM>lacos⁡α.1 + \frac{m}{M} > \frac{l}{a} \cos \alpha.
    Xét điều kiện hiển nhiên lcos⁡α>al \cos \alpha > a, ta thu được đáp số dưới dạng chuỗi ba bất đẳng thức:
    1<lacos⁡α<1+mM<lacos⁡2α(cos⁡α+μsin⁡α).1 < \frac{l}{a} \cos \alpha < 1 + \frac{m}{M} < \frac{l}{a} \cos^2 \alpha(\cos \alpha + \mu \sin \alpha).
    Để thỏa mãn đồng thời hai hạn chế cuối cùng, điều cần thiết là
    cos⁡α(cos⁡α+μsin⁡α)>1,\cos \alpha(\cos \alpha + \mu \sin \alpha) > 1,
    tức là
    μ>tgα.\mu > tg \alpha.
    Nếu μ<tgα\mu < tg \alpha, trạng thái cân bằng là không thể.
  2. Lượng nhiệt nhận được trong chu trình 1−2−3−11-2-3-1 và 1−2−3−4−11-2-3-4-1 là như nhau, và công trong chu trình đầu tiên bằng một nửa công trong chu trình thứ hai, do đó
    ηI=η/2.\eta_I = \eta/2.
    Lượng nhiệt nhận được ở chu kỳ II bằng lượng nhiệt nhận được ở chu kỳ I, do đó
    QII пол=Q1−3=Q1−2−3−AI=Q1−2−3(1−ηI).Q_{II \text{ пол}} = Q_{1-3} = Q_{1-2-3} - A_I = Q_{1-2-3}(1 - \eta_I).
    Công của AIIA_{II} bằng AIA_I. Kể từ đây,
    ηII=AIIQ1−3=AIQ1−2−3(1−ηI)=η1−ηI=η2−η.\eta_{II} = \frac{A_{II}}{Q_{1-3}} = \frac{A_I}{Q_{1-2-3}(1 - \eta_I)} = \frac{\eta}{1 - \eta_I} = \frac{\eta}{2 - \eta}.
  3. Điện tích chạy qua mạch là q=CEq = C\mathcal{E}. Hoạt động của nguồn A=qE=CE2A = q\mathcal{E} = C\mathcal{E}^2. Năng lượng của tụ điện khi kết thúc quá trình sạc là W=1/2CE2W = 1/2 C\mathcal{E}^2. Sự khác biệt A−WA - W là lượng nhiệt thoát ra trong mạch. Xét rằng các điện trở RR và rr mắc nối tiếp, chúng ta sẽ tìm được lượng nhiệt tỏa ra trên điện trở:
    Q=12RCE2(R+r).Q = \frac{1}{2} \frac{R C\mathcal{E}^2}{(R + r)}.
  4. γ=Γ1Γ2\gamma = \Gamma_1 \Gamma_2.
    Tùy chọn 3
  5. Thời gian di chuyển của toàn bộ đoàn tàu
    t=t12+t222t2.t = \frac{t_1^2 + t_2^2}{2 t_2}.
    Hiệp hội vận chuyển (dựa trên dữ liệu gốc)
    n=(t12+t222t1t2)2,n = \left(\frac{t_1^2 + t_2^2}{2 t_1 t_2}\right)^2,
    và số này tất nhiên phải là số nguyên. Do đó, một đáp số hoàn hảo sẽ trông như thế này:
    nếu dữ liệu ban đầu là ((t12+t22)/(2t1t2))2∈N((t_1^2 + t_2^2)/(2 t_1 t_2))^2 \in \mathbb{N} thì thời gian cần thiết là t=(t12+t22)/(2t2)t = (t_1^2 + t_2^2)/(2 t_2);
    nếu ((t12+t22)/(2t1t2))2((t_1^2 + t_2^2)/(2 t_1 t_2))^2 không phải là số nguyên thì bài toán lời giải không phải là số nguyên.
  6. A=R(T1+T2−2T1T2)A = R(T_1 + T_2 - 2\sqrt{T_1 T_2}). Gợi ý: hình ảnh của quá trình được chỉ định trong tọa độ p,Vp, V.
  7. Sơ đồ hình ảnh đơn giản nhất trên hình 13. Nó thỏa mãn điều kiện bài toán nếu nguồn emf
    E=3+22RP\mathcal{E} = \sqrt{\frac{3 + \sqrt{2}}{2}} RP
    và điện trở trong của nó
    r=R2.r = \frac{R}{\sqrt{2}}.
  8. S1S2=2acos⁡αS_1 S_2 = 2a \cos \alpha.
    Học viện Bách khoa Leningrad M. I. Kalinin
    Toán học
    Tùy chọn 1
  9. log⁡2(6/5)\log_2 (6/5).
  10. 1/36<x<61/36 < x < \sqrt{6}.
    1. Gợi ý. Trình bày ba số hạng đầu tiên của các quy trình dưới dạng aq−1aq^{-1}, a,aqa, aq.
  11. (0;π3)∪(π2;π)(0; \frac{\pi}{3}) \cup \left(\frac{\pi}{2}; \pi\right). Gợi ý. Đầu tiên xử lý bất đẳng thức tương đương 2x(cos⁡x−12)>02x \left(\cos x - \frac{1}{2}\right) > 0. Nghiên cứu dấu của hàm sin2xsin 2x và cosx−12cos x - \frac{1}{2} trên khoảng 0<x<π0 < x < \pi.
  12. 6/56/5. Gợi ý. Gọi bán kính của quả bóng là 1 và chiều cao của hình nón xx. Sau đó RSV=324×(2x−x2)x;x∈[0;2]\frac{R S}{V} = \frac{3\sqrt{2}}{4} \times (2x - x^2) \sqrt{x}; x \in [0; 2]. Bằng cách kiểm tra một tập hợp hàm f(x)=324(2x3−x5/2)f(x) = \frac{3\sqrt{2}}{4} (2x^3 - x^5/2) tùy ý trên đoạn 0≤x≤20 \leq x \leq 2, hãy xác minh rằng hàm f(x)f(x) nhận giá trị lớn nhất, bằng 363255\frac{36\sqrt{3}}{25\sqrt{5}}, tại điểm x=65x = \frac{6}{5}.
    Tùy chọn 2
  13. {52/5;5}\{5^2/5; 5\}.
  14. πk+arctg13,πk−arctg14,k∈Z\pi k + \arctg \frac{1}{3}, \pi k - \arctg \frac{1}{4}, k \in \mathbb{Z}.
  15. (−5/3;2/3)∪(6/7;4)(-5/3; 2/3) \cup (6/7; 4). Gợi ý. Bình phương đối tượng của bất đẳng thức, sau đó cắt vế phải sang trái và tính hiệu của các bình phương.

Tờ 80

tr. 78Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

78

  1. r=21−316Rr = \frac{\sqrt{21} - 3}{16} R. Gợi ý. Tâm của cả hai đường tròn và điểm tiếp tuyến của chúng nằm trên cùng một đường thẳng.

  2. {−2;3316}\{-2; \frac{33}{16}\}. Gợi ý. Vì A≠0A \neq 0, C≠0C \neq 0 nên phải có
    (1A+1C)x+B−1ACx2+(BA−1C)x−BAC=3x−32x2−74x+D4.\frac{\left(\frac{1}{A} + \frac{1}{C}\right)x + \frac{B-1}{AC}}{x^2 + \left(\frac{B}{A} - \frac{1}{C}\right)x - \frac{B}{AC}} = \frac{3x - \frac{3}{2}}{x^2 - \frac{7}{4}x + \frac{D}{4}}.
    Nếu hai hàm bằng nhau thì giá trị của chúng bằng nhau tại bất kỳ điểm nào trong miền định nghĩa. Bằng cách chọn tùy ý các điểm này, bạn có thể tạo ra một hệ gồm bốn phương trình để tìm A,B,C,DA, B, C, D. Tuy nhiên, sẽ thuận tiện hơn khi xây dựng theo cách khác. Cả hai phân số đều được xác định dưới dạng, ngoại trừ nghiệm của mẫu số và các hệ số của tam thức bình phương rút gọn trong mẫu số được biểu diễn duy nhất thông qua các nghiệm này theo định lý Vieta nên tương ứng bằng nhau. Kể từ đây,
    BA−1C=−74;−BAC=D4.\frac{B}{A} - \frac{1}{C} = -\frac{7}{4}; -\frac{B}{AC} = \frac{D}{4}.
    Vì mẫu số của các phân số bằng nhau nên tử số của chúng bằng nhau. Đánh đồng các giá trị của tử số tại x=0x=0 và x=1x=1, ta thu được B−1AC=−32\frac{B-1}{AC} = -\frac{3}{2} và 1A+1C=3\frac{1}{A} + \frac{1}{C} = 3. Giải hệ thu được, ta tìm được hai giá trị DD.

Vật lý

  1. Fmin⁡=mgμcos⁡α2(cos⁡α−μsin⁡α)F_{\min} = mg \frac{\mu \cos \alpha}{2(\cos \alpha - \mu \sin \alpha)}.
  2. xmin⁡=l(T−3mg)/(T−mg)x_{\min} = l(T - 3mg)/(T - mg).
  3. Fmin⁡=μg(m1+m2/2)F_{\min} = \mu g(m_1 + m_2/2).
  4. T≥p0VT0Mp0VM−mRT0≈548 KT \geq \frac{p_0 V T_0 M}{p_0 V M - m R T_0} \approx 548 \text{ K}.
  5. m=m0M(p0+ρgh)ρRT−M(p0+ρgh)≈0,6⋅10−3 кгm = m_0 \frac{M(p_0 + \rho gh)}{ρRT - M(p_0 + \rho gh)} \approx 0,6 \cdot 10^{-3} \text{ кг};
    sự cân bằng không ổn định.
  6. rmin⁡=r1+m1m2(v1+v2)2(m1+m2)kq1q2r_{\min} = \frac{r}{1 + \frac{m_1 m_2(v_1 + v_2)^2}{(m_1 + m_2)kq_1 q_2}}.
    Gợi ý. Ở r=rmin⁡r = r_{\min} tốc độ tương đối của điện tích bằng không.
  7. q=ε0SE=8,85⋅10−11 KJq = \varepsilon_0 SE = 8,85 \cdot 10^{-11} \text{ KJ}.
  8. αmin⁡=arcsin⁡(n/kN−1)\alpha_{\min} = \arcsin (n/k^{N-1}).
  9. x=R/(n−1)x = R/(n-1).
  10. Lmax⁡=hc(λmax⁡−λ)/(eEλmax⁡λ)≈1,5⋅10−2 mL_{\max} = hc(\lambda_{\max} - \lambda)/(eE \lambda_{\max} \lambda) \approx 1,5 \cdot 10^{-2} \text{ m}.

Viện kỹ thuật điện Leningrad được đặt theo tên. V. I. Ulyanova (Leninna)

Toán học

Tùy chọn 1

  1. a) x=(1±5)/2x = (1 \pm \sqrt{5})/2. Gợi ý. Thay thế y=x2−xy = x^2 - x.
  1. tối đa f(x)=f(1/2)=35/16f(x) = f(1/2) = 35/16. Gợi ý. Đang tìm y≥−14y \geq -\frac{1}{4}, giá trị lớn nhất của hàm ff đạt được ở y=−1/4y = -1/4, tức là ở x=1/2x = 1/2.
    b) 1 nghiệm tại a=39/16a = 39/16, 2 nghiệm tại a<39/16a < 39/16, không có nghiệm tại a>39/16a > 39/16. Gợi ý. Thư giãn hệ thống S(y)=y+aS(y) = y + a, y≥−1/4y \geq -1/4.
  1. a) ∣cos⁡α∣+∣cos⁡(2π3−α)∣|\cos \alpha| + |\cos \left(\frac{2\pi}{3} - \alpha\right)|. Gợi ý. AK=AC∣cos⁡α∣=∣cos⁡α∣AK = AC|\cos \alpha| = |\cos \alpha|, CL=AC∣cos⁡∠ACL∣=∣cos⁡(2π3−α)∣CL = AC|\cos \angle ACL| = |\cos \left(\frac{2\pi}{3} - \alpha\right)|.
  1. π3−arcsin⁡13;π3;π3+arcsin⁡13\frac{\pi}{3} - \arcsin \frac{1}{\sqrt{3}}; \frac{\pi}{3}; \frac{\pi}{3} + \arcsin \frac{1}{\sqrt{3}}. Gợi ý. Xét 3 trường hợp: α∈(0;π6)\alpha \in \left(0; \frac{\pi}{6}\right), α∈[π6;π2)\alpha \in \left[\frac{\pi}{6}; \frac{\pi}{2}\right), α∈[π2;2π3)\alpha \in \left[\frac{\pi}{2}; \frac{2\pi}{3}\right).
    b) Xem hình 14.
  1. a) sin⁡f(x)=f(1)=−1\sin f(x) = f(1) = -1.
  1. 2 gốc. Gợi ý. Chức năng ff tiêu diệt ở x<1x < 1 và tăng ở x>1x > 1.
    b) a=1±5a = 1 \pm \sqrt{5}.
    r) −2≤x≤2-2 \leq x \leq 2. Gợi ý. Phương trình x4−2ax+a2−2=0x^4 - 2ax + a^2 - 2 = 0 là phương trình bậc hai tương đối aa, vì vậy a=x±2+x2−x4a = x \pm \sqrt{2 + x^2 - x^4}. Tính không tiêu cực của người phân biệt đối xử được biết là ∣x∣≤2|x| \leq 2.

Tùy chọn 2

  1. a) x>3x > 3.
  1. min f(x)=f(1)=2−1f(x) = f(1) = \sqrt{2} - 1.
    b) 1 gốc cho a<1a < 1 và a=5/4a = 5/4, 2 gốc cho a∈[1;5/4)a \in [1; 5/4), không có gốc cho a>5/4a > 5/4. Gợi ý. Thay thế y=x+1y = \sqrt{x + 1} để thu được phương trình bậc hai y2−y+a−1=0y^2 - y + a - 1 = 0. Vẫn còn phải tính xem aa phương trình này có nghiệm không âm.
  1. a) Gợi ý. Áp dụng định lý cosin cho tam giác MACMAC và MABMAB.
  1. Không có rễ.
    b) 32/23\sqrt{2}/2.
  1. a) S(a)=∣6a2+6a+1∣S(a) = |6a^2 + 6a + 1|. Gợi ý. Đặt D=середина отрезка ACD = \text{середина отрезка } AC, sau đó SABD=12⋅1⋅BD=SADCS_{ABD} = \frac{1}{2} \cdot 1 \cdot BD = S_{ADC}, mở SABC=BD=∣f(a)−f(a+1)+f(a−1)2∣=∣6a2+6a+1∣S_{ABC} = BD = \left| f(a) - \frac{f(a + 1) + f(a - 1)}{2} \right| = |6a^2 + 6a + 1|.
  1. −1/2,(−3±6)/2-1/2, (-3 \pm \sqrt{6})/2.

Tờ 81

tr. 79Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

79

c) Không có nghiệm tại b<0b < 0; 2 gốc cho b=0b = 0 và b>12b > \frac{1}{2}, 3 gốc cho b=1/2b = 1/2, 4 gốc cho 0<b<1/20 < b < 1/2.

Vật lý

  1. R=lv1/(v1−v2)=0,6R = lv_1 / (v_1 - v_2) = 0,6 m; ω=v1/R=10\omega = v_1 / R = 10 với−1^{-1}.
  2. Ek=m(gH+v02/2)=250E_k = m(gH + v_0^2 / 2) = 250 J; vh=2(Ek−mgh)/m=17,3v_h = \sqrt{2(E_k - mgh) / m} = 17,3 m/c.
  3. Fπ=0,4mg=400F_\pi = 0,4mg = 400 N; Fπ=0,6mg=600F_\pi = 0,6mg = 600 N; Fmin⁡=mg/3=333F_{\min} = mg / 3 = 333 N.
  4. l1=Δln22/(n12−n22)=0,09l_1 = \Delta ln_2^2 / (n_1^2 - n_2^2) = 0,09 m; l2=l1+Δl=0,25l_2 = l_1 + \Delta l = 0,25 m; T1=2πl1/g=0,6T_1 = 2\pi \sqrt{l_1 / g} = 0,6 giây; T2=2πl2/g=1T_2 = 2\pi \sqrt{l_2 / g} = 1 tr.
  5. p2=p1(1−k)T2/T1=56p_2 = p_1(1 - k)T_2 / T_1 = 56 kPa.
  6. ΔT=MA/(mR)=40\Delta T = MA / (mR) = 40K; Q=A+(3/2)×(m/M)RΔT=2,5Q = A + (3/2) \times (m/M)R \Delta T = 2,5 kJ;
    ở đây M=4⋅10−3M = 4 \cdot 10^{-3} kg/mol là khối lượng mol của heli.
  7. Điểm mong muốn nằm trên đường thẳng đi qua các điện tích và nằm cách điện tích x=l/q1/∣q2∣−1=0,24x = l / \sqrt{q_1 / |q_2|} - 1 = 0,24 m cách điện tích q2q_2 và x+l=0,34x + l = 0,34 m cách điện tích q1q_1.
  8. r=R2/RV=0,1r = R^2 / R_V = 0,1 Ôm.
  9. δ=90∘−arcsin⁡(1/n)=41∘\delta = 90^\circ - \arcsin (1/n) = 41^\circ.
  10. f=dk=2,5f = d\sqrt{k} = 2,5 m; F=df/(d+f)=0,23F = df / (d + f) = 0,23 m.

Học viện sư phạm bang Leningrad được đặt theo tên. A. I. Herzen
Toán học

  1. Gợi ý. Chuyển tích của snus thành hiệu cosin.

  2. a) {2; 2}; 6) {1; 5}; c) {1, 5}; r) {13;9}\left\{\frac{1}{3}; 9\right\}.

  3. a) [−1013;2(∪[3;∞);6)(−1;−12)∪[12;1);\left[ -\frac{10}{13}; 2(\cup [3; \infty); 6) \left(-1; -\frac{1}{2}\right) \cup \left[\frac{1}{2}; 1\right); \right. c) (0;4);r)(−∞;2)(0; 4); r) (-\infty; 2).

  4. (−∞;−13)∪(1;∞)\left(-\infty; -\frac{1}{3}\right) \cup (1; \infty).

  5. (a2−b2)34cos⁡φ\frac{(a^2 - b^2) \sqrt{3}}{4 \cos \varphi}.

  6. πa324sin⁡3α⋅tgβ\frac{\pi a^3}{24} \sin^3 \alpha \cdot \mathrm{tg} \beta.

  7. 3316d3sin⁡2α⋅sin⁡α\frac{3\sqrt{3}}{16} d^3 \sin 2\alpha \cdot \sin \alpha.

  8. 63b3tgβ6\sqrt{3}b^3 \mathrm{tg} \beta.

  9. 12\frac{1}{2}.

  10. a) π2+2πk,k∈Z\frac{\pi}{2} + 2\pi k, k \in \mathbb{Z}; 6) {−1−52;−1+52}\left\{\frac{-1 - \sqrt{5}}{2}; \frac{-1 + \sqrt{5}}{2}\right\};
    b) {2}.

  11. a) (1;32);6)(2;∞);в1;∞)\left(1; \frac{3}{2}\right); 6) (2; \infty); \text{в} 1; \infty).

  12. a) (−∞;−1)∪(1;2)∪(2;3);6)(−1;2)(- \infty; -1) \cup (1; 2) \cup (2; 3); 6) (-1; 2);
    b) (12;4)\left(\frac{1}{2}; 4\right).

  13. 7\sqrt{7}.

  14. Trong số các tam giác đều có cạnh bên aa, tam giác đều hình chữ nhật có cạnh bên aa có diện tích lớn nhất.

  15. 13P⋅cos⁡βP⋅sin⁡βπ\frac{1}{3} P \cdot \cos \beta \sqrt{\frac{P \cdot \sin \beta}{\pi}}.

  16. 3a222+a2\frac{3a^2 \sqrt{2}}{2} + a^2.

  17. 653\sqrt{3}.

Về áp lực
(xem «Kvant» số 3)

  1. Con gấu tạo áp lực lên tuyết ít hơn con nai sừng tấm: bàn chân của con gấu rộng, rộng hơn móng của con nai sừng tấm và trọng lượng của chúng xấp xỉ nhau.
  2. Ở độ cao thấp so với mực nước biển, chúng ta có thể cho rằng áp suất giảm đi 1 mmHg. Nghệ thuật. khi tăng cứ sau 12 m. Từ đó, chúng tôi tính toán áp suất giảm bao nhiêu khi tăng 7500 feet. Cho rằng 1 foot ≈ 0,3 m, chúng ta tìm thấy Δp≈(7500⋅0,3)m12m/mmpt.ct.≈187mmpt.ct.\Delta p \approx \frac{(7500 \cdot 0,3) \mathrm{m}}{12 \mathrm{m/mm} \mathrm{pt. ct.}} \approx 187 \mathrm{mm} \mathrm{pt. ct.}.
    Nếu áp suất trên bề mặt trái đất (ở mực nước biển) là bình thường thì ở độ cao 7500 feet, phong vũ biểu hiển thị (760-187) mm Hg. Nghệ thuật. = 573 mm Hg. Nghệ thuật.

Sự chênh lệch giữa áp suất không khí (0,495 mmHg) và độ cao (11.700 feet) nơi diễn ra cuộc hành quân thật đáng kinh ngạc. Rõ ràng, trong cuốn sách được trích dẫn (J. Verne. Children of Captain Grant. - L.: Children’s Culture, 1985, p. 86) đã có lỗi đánh máy.
3. Mahotka hoạt động giống như một lọ thuốc. Khi được làm nóng, một phần không khí thoát ra khỏi buồng; khi nó nguội đi, áp suất không khí trong buồng kín giảm xuống và nhỏ hơn áp suất khí quyển; do đó phần bụng mềm được “rút lại” vào bên trong tàu.
Khi thùng bị vỡ, không khí xung quanh lao về phía thùng bị vỡ, ở vùng áp suất giảm.
4. Áp suất ở độ sâu được xác định chủ yếu bởi độ cao của nước. Mật độ của nước gần như không phụ thuộc vào áp suất bên ngoài (nước thực tế không thể nén được).
5. Nếu bạn không thể tự mình trả lời những câu hỏi bạn đặt ra cho người biên tập, chúng tôi sẽ cố gắng trả lời chúng.
6. Mặt trận không khí gây ra thời tiết bất thường thường là không khí ẩm. Mật độ của không khí ẩm nhỏ hơn không khí khô. Do đó, đứng gần nó, áp suất khí quyển giảm xuống (phong vũ biểu “rơi”).
7. Khói từ đám cháy bốc lên do lực Archimedean. Khi không khí phía trước di chuyển về phía trước, áp suất được kéo theo, áp suất giảm - mật độ của không khí giảm. Điều này dẫn đến sự suy giảm lực lượng của Archimedean.

Tờ 82

tr. 80Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

80

Tổng biên tập - Viện sĩ Yu. A. Osipyan

Phó tổng biên tập:
V. N. Borovishchki, A. A. Varlamov,
V. A. Leshkovtsev, Yu. P. Solovyov

Tuyển tập biên soạn:
A. A. Abrikosov, M. I. Bashmkov,
V. E. Belonuchkin, V. G. Boltyansky,
A. A. Borovoy, Yu. M. Brook, V. V. Vavilov,
N. V. Vasiliev, S. M. Voronin,
V. V. Gnedenko, N. P. Dolbilin,
V. N. Dubrovsky, A. N. Zemlykov,
A. R. Zilberman, S. M. Kozel,
S. S. Krotov, L. D. Kudryavtsev, A. A. Leonovich,
S. P. Novikov, T. S. Petrova, M. K. Potapov,
V. G. Razumovsky, N. A. Rodina, N. Kh. Rozov,
A. P. Savin, Vâng. A. Smorodinsky,
A. V. Sosinsky, V. M. Uroev, V. A. Fabrikant

«Kvant» cho học sinh nhỏ
(xem «Kvant» số 3)

  1. Nó không thể. Một trong các tổng phải là số chẵn và tích phải là số lẻ.
  2. Xem hình 15.
  3. Điều này có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau, ví dụ như thế này: 458-45-90-9-18-36-72-7-14.
  4. Không. Lời giải. Đầu tiên lưu ý rằng số 5 và 7 phải xuất hiện ở cả bên trái và bên phải nên A⋅H=5⋅7A \cdot H = 5 \cdot 7. Từ việc các tích còn lại bằng nhau, suy ra lũy thừa của số 2 trong các tích này bằng nhau, nhưng tập số 2 trong số các số từ 1 đến 9 xảy ra 7 lần nên không thể có cùng số lần ở bên trái và bên phải.
  5. Xem hình 16.

Ban biên tập:
A. M. Baldin, S. T. Bellev, E. P. Velikhov, I. Ya. Verchenko, V. V. Vozdvizhensky, G. V. Dorofeev, N. A. Erpmolaeva, Yu. V. Ivanov, V. A. Kirilin,
G. L. Kotkin, R. N. Kuzmin, A. A. Logunov, V. V. Mozhaev, V. A. Orlov, N. A. Patrikeeva, R. Z. Sagdeev, A. L. Stasenko,
I. K. Surin, E. L. Surkov, L. D. Faddeev, V. V. Firsov, G. N. Ykovlev

Số đã được chuẩn bị:
A. I. Buzdin, A. N. Vilenkin, A. A. Egorov, L. V. Kardasevich, I. N. Klumova, T. S. Petrova, S. L. Tabachnikov, V. A. Tikhomirova

Số đã được phát hành:
M. V. Dubakh, S. V. Ivanov, N. S. Kuzmin, S. F. Lukhin, E. V. Nazarov, I. E. Smirnova, E. K. Tenchurina, P. I. Chernusky, V. V. Yudin

Ảnh được gửi bởi:
A. A. Novozhilov, I. V. Tugov, Biên niên sử ảnh TASS

biên tập nghệ thuật
S. V. Ivanov
Biên tập viên nghệ thuật T. M. Makarova
Trưởng ban biên tập L. V. Chernova
Người hiệu đính N. D. Dorokhova

103006 Mátxcơva K-6, st. Gorky, 32/1, «Kvant», tel. 250-33-54

Giao hàng vào ngày 25/01/89. Ký xuất bản ngày 13 tháng 3 năm 1989. T-08940. Định dạng 70×100/16. Giấy văn phòng số 1. Tai nghe học sinh. In offset. Lò nướng có điều kiện l. 6 giờ 45. CR.-ott có điều kiện. 27.09 Biên tập học thuật. tôi. 8h30. Lưu hành 189232 bản. Đặt hàng 58

Giá 45 kopecks.

Lệnh thay thế lao động đỏ
Nhà máy in Chekhov
Ủy ban Nhà nước Liên Xô
về xuất bản, in ấn và kinh doanh sách
142300 Chekhov, khu vực Moscow

Tờ 84

không đánh sốChép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

Làm thế nào để luồn dây dày qua khe hẹp? Bất cứ ai muốn tính toán những con số được hiển thị sẽ gặp khó khăn khi phải vắt óc suy nghĩ về điều này. Nhưng người đọc «Kvant» cũng nên quan tâm đến một câu hỏi thuần túy hình học: ở độ rộng l nhỏ nhất có thể có khoảng cách tính toán là bao nhiêu nếu đường kính dây bằng d?

Tại hình A là mặt cắt ngang của khối đố có hình các con vật (hình 1) ở vị trí chỗ trống tại thời điểm tính toán. Rõ ràng, l ở đây l=(2−1\sqrt{2}-1)d≈0,41d. Đối với câu đố về móng tay (hình2), việc tính toán phức tạp hơn. Nếu bạn tinh thần cắt bỏ một khu vực gần khoảng trống từ một chiếc đinh, bạn sẽ có được hai hình trụ có trục giao nhau. Khi trải rộng ra, các hình trụ này trượt theo kiểu vít dọc theo hai phần của các đinh khác giao nhau với các hình trụ. Tại thời điểm quan trọng, trục của cả bốn hình trụ có thể được biểu diễn dưới dạng các dizonal của các mặt bên của lăng kính tứ giác bên phải (hình B). Bằng cách đặt kích thước của lăng kính a và b, bạn có thể tìm thấy khoảng cách d giữa các dizonal liền kề và nó bằng đường kính lớn nhất (cho a và b) của các đinh: d=ab/a2+2b2=a/2+tg2(α/2)d=ab/\sqrt{a^2+2b^2}=a/\sqrt{2}+tg^2(\alpha/2), trong đó α\alpha là góc mà các đinh được căn chỉnh. hìnhB hiển thị hình chiếu của lăng kính phụ của chúng ta lên đế và hai miếng hình trụ của một chiếc đinh. Rõ ràng, chiều rộng của khoảng cách giữa các mảnh này là l=a-d=(2+tg2(α/2)−1\sqrt{2}+tg^2(\alpha/2)-1)d. Cụ thể, tại α=90∘\alpha=90^\circ không được nhỏ hơn (3−1\sqrt{3}-1)d≈0,73 d. Khoảng cách được tính tương tự cho hai câu đố còn lại.