Тождественные преобразования
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Увеличится или уменьшится сумма если все слагаемые в ней заменить на
В исходной сумме все числа, кроме разобьём на пары вида
Оценим сумму в каждой такой паре
Значит, исходную сумму мы можем оценить, сложив все оценки для таких пар и добавив то есть
Следовательно, при замене всех чисел на сумма чисел уменьшиться.
Уменьшится
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Верно ли, что выражение
делится на при любом натуральном
Источники:
Подсказка 1
Доказать что это выражение один раз делится на (x - 1) в целом нетрудно — обычная подстановка решает этот вопрос, но что делать с квадратом? Неужели придётся раскладывать эту штуку на множители?
Подсказка 2
Вспомните, как можно разложить на множители разность n-ных степеней? Удастся ли наше выражение сгруппировать так, чтобы в одной из скобок оказалась та самая разность?
Подсказка 3
Если воспользоваться тем, что 1 в любой степени равна 1, а также прибавить и вычесть единичку из нашего выражения, то всё удачно сгруппируется!
Подсказка 4
Осталось воспользоваться тем, что (х^k - 1) делится на (x - 1) при любом натуральном k и задача убита!
Вспомним формулу разности степеней:
Преобразуем исходное выражение с помощью группировки и применения этой формулы:
Один множитель вида явно выделен. Осталось подметить, что каждая из разностей вида
делится на
при любом
натуральном значении
.
Да, верно
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Упростить выражение
и найти его значение при
Подсказка 1
Итак, мы видим большое и страшное выражение, которое явно придётся считать. Но будет ли разумным в такой ситуации выполнять все действия в том порядке, в каком они записаны? Может быть, тут всё же можно заметить какую-нибудь красоту?
Подсказка 2
Начнём с последних двух слагаемых: у них одинаковая степень а в знаменателе, а оставшиеся множители вместе превращаются в ФСУ, поэтому именно с этой парочкой работать не так уж сложно! Что же получилось теперь?
Подсказка 3
После сокращения полученной дроби, мы можем заметить, что пара слагаемых, ставших последними после преобразования, снова образует ФСУ в общем знаменателе!
Подсказка 4
Повторив такую операцию ещё пару раз, останется лишь аккуратно посчитать числа, воспользовавшись свойствами степеней!
Преобразуем разность двух последних дробей, приведя к общему знаменателю:
Затем добавим к ней третью дробь и приведём к общему знаменателю:
Аналогично добавим вторую дробь:
Аналогично добавим первую дробь:
Подставим
9
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Известно, что Найдите наименьшее целое число, превосходящее
Источники:
Подсказка
Давайте попробуем вычислить значение функции в интересующей нас точке. Какое наименьшее целое число будет больше полученного значения?
Подставим
Таким образом, наименьшее целое число, превосходящее — это число
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите в явном виде целое число, задающееся выражением
Источники:
Подсказка 1
Какой стандартный приём помогает сложить две произвольные дроби?
Подсказка 2
Надо просто привести дроби к общему знаменателю и посчитать. А как возвести дробь в -1 степень?
Подсказка 3
Правильно, чтобы возвести дробь в -1 степень, её нужно перевернуть.
Последовательно приведём дроби к общему знаменателю
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Известно, что Найдите
Источники:
Подсказка 1
Выразим x через y и подставим в выражение, значение которого необходимо найти.
Так как
получаем, что
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Известно, что . Всегда ли верно, что имеет место равенство
? (Целая часть числа
обозначается
.)
В правой части под целой частью написан корень четвёртой степени из поэтому хорошо рассмотреть, такое натуральное
что
Тогда
И наконец
Сделаем тоже самое для левой части
Откуда получаем
Доказали, что утверждение верно всегда.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Разность квадратов двух чисел равна 6, а если уменьшить каждое из этих чисел на 2, то разность их квадратов станет равна 18. Чему равна сумма этих чисел?
Подсказка 1
Давайте для начала переведём задачу на математический язык. Как это будет выглядеть? Не забывайте, что условия должны выполняться одновременно.
Подсказка 2
Верно, запишем это как систему x² - y²=6 и (x - 2)² - (y-2)² = 18. Давайте теперь раскроем скобки и приведём подобные слагаемые. Нет ли у нас похожих слагаемых у двух уравнений? Что можно естественным образом сделать?
Подсказка 3
Да, видим, что и там, и там есть x²-y². Значит, мы можем заменить во втором уравнение это выражение на 6 и преобразовать. Получим, что x-y = -3. А нам нужна сумма. Не можем ли мы теперь из первого уравнения всё найти?
Подсказка 4
Верно, первое уравнение можно разложить на скобки по формуле. Одну из скобок мы знаем и отсюда легко находим искомую сумму. Победа!
Пусть наши числа — и
Из условия следует система:
Преобразуем второе уравнение системы — раскроем скобки по формуле сокращенного умножения:
Раскроем скобки в этом равенстве и приведем подобные слагаемые в левой части:
Из первого уравнения системы Подставляя это значение в полученное равенство, имеем:
Перенесем в правую часть и разделим равенство на
:
Вернемся теперь к первому уравнению системы, в нем левую часть разложим по формуле сокращенного умножения:
Теперь, подставим в это равенство тогда получаем:
Разделив уравнение на получаем нужное значение суммы
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Каждое из положительных чисел равно сумме квадратов остальных
чисел. Найдите все эти числа.
Пусть наши числа равны Рассмотрим разность двух соседних выражений из условия, то есть
Тогда почти все
квадраты сократятся, кроме
и
И того получим после разложения на скобки
но числа у нас положительные,
поэтому
Аналогично проводя преобразования получим, что все
равны между собой. Ответ получить уже
несложно.
Все числа равны
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Даны пятьдесят различных натуральных чисел, двадцать пять из которых не превосходят а остальные больше
но не превосходят
При этом никакие два из них не отличаются ровно на
Найдите сумму этих чисел.
Вычтем из каждого числа, которое больше
Получатся
разных чисел, то есть числа от
до
Их сумма равна
а сумма исходных чисел —
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Неотрицательные числа таковы, что их сумма равна сумме их квадратов. Докажите, что сумма кубов этих чисел не больше
суммы их четвёртых степеней.
Введём обозначения:
Нам дано, что и нужно доказать, что
т. е. что
Выделим в этой разности слагаемые, относящиеся к переменным с одинаковыми индексами: и преобразуем
полученное выражение:
Утверждение задачи теперь следует из того, что каждый множитель в
этом произведении неотрицательный.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Пусть длины сторон треугольника являются натуральными числами , и одна из его высот равна сумме двух других. Доказать, что
число
является точным квадратом (натурального числа).
Источники:
Подсказка 1
Нам нужно как-то записать условие на то, что одна высота равна сумме двух других. Через что тогда можно выразить высоту, чтобы равенство не хотелось сразу стереть из-за его громоздкого вида?
Подсказка 2
Верно, через площадь треугольника и сторону. Тогда наше равенство будет выглядеть как 2S/a = 2S/b + 2S/c => 1/a = 1/b + 1/c => bc = ab + ac. Если мы хотим сказать, что сумма квадратов сторон равна точному квадрату, то давайте подумаем какому конкретно квадрату это может быть равно(квадрат, который выражен через a,b,c).
Подсказка 3
Действительно, подходит квадрат (b + c - a)^2, ведь раскрывая скобки, мы получим, что a^2 + b^2 + c^2 + 2bc - 2ab - 2ac = a^2 + b^2 + c^2, так как bc = ab + ac. Что и требовалось доказать.
Пусть — площадь треугольника, а
— высоты к сторонам
соответственно.
Из формулы площади треугольника имеем, что
Без ограничения общности будем считать, что . Тогда
Откуда . Но тогда
и можно сказать, что
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Из множества состоящего из семи подряд идущих натуральных чисел, выбираются шестёрки попарно различных чисел такие, что
сумма чисел в каждой из шестёрок — простое число. Пусть
и
— две из таких сумм. Найдите множество
, если
Подсказка 1
Давайте скажем, что первое число - это а и поймем, чему равна сумма во всех шестерках и какие из них могут быть простыми, а какие нет.
Подсказка 2
Тогда у нас получаются суммы шестерок - это числа от 6a + 15, до 6a + 21. Из за делимости на 2 или 3, подходят только числа 6a + 19 и 6a + 17. А это значит, что это ровно наши числа p и q. Остается решить квадратное уравнение на а и найти ответ(подставить значения p и q в равенство).
Пусть — наименьшее натуральное число из
Тогда
Сумма всех чисел равна
Переберем сумму шестёрок чисел:
Тогда, По условию задачи
или то же самое, что и
Следовательно, может быть только множеством
Проверка: — простое,
— простое.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Для каждого натурального числа положим
Вычислите сумму
Подсказка 1
Когда у нас есть такая вот телескопическая сумма, то что мы обычно любим делать? Либо преобразовывать каждый элемент, либо брать их по группам и говорить, что в каждой группе сумма хорошая. Но обычно группы из двух чисел. Какие тогда два числа мы обычно берем из таких сумм?
Подсказка 2
Сумма первого и последнего равна (-1)^n. А может быть, так работает и для суммы k-ого с начала и k-ого с конца? Проверьте это и запишите ответ.
Заметим, что для
Тогда
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
При каких целых число
является составным (то есть имеет хотя бы 3 натуральных делителя)?
Выделим в исходном выражении полный квадрат: прибавим и вычтем :
Так как используем формулу разности квадратов:
В каждой скобке тоже выделим полный квадрат:
Найдем, при каких значение выражения - простое число. Заметим, что хотя бы одна из полученных скобок должна быть равна
а
иначе произведение не будет простым. Решим отдельно два уравнения. Для первой скобки:
Для второй скобки:
Теперь проверим, что при и
получаются простые числа:
- При
имеем
- При
имеем
Итак, получили, что для выражение будет принимать простое значение. Тогда для всех остальных целых
выражение будет
составным.
при любых целых, кроме 1 и -1.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Докажите, что если действительные числа ,
,
удовлетворяют условию
то сумма каких-то двух из них равна нулю.
Первое решение.
Приведем левую дробь к общему знаменателю:
Теперь по правилу пропорции имеем равенство:
Раскрываем в левой части скобки, получаем:
В левой и правой части взаимно уничтожится, тогду получится уравнение:
Заметим, что левая часть равна Тогда получаем равенство
Из которого напрямую следует, что сумма каких-то двух из наших чисел равна нулю.
Второе решение.
Рассмотрим многочлен, корнями которого являются данные числа
Пусть при раскрытии скобок мы получаем
Тогда по теореме Виета
Из условия после приведения к общему знаменателю получаем
то есть
Тогда можно представить в виде
Так как мы знаем про наличие трёх корней то
и
где
Не умаляя общности, В итоге
поэтому требуемое верно.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Пусть ,
,
— попарно различные числа. Докажите, что выражение
не равно нулю.
Подсказка 1:
Возможный способ решения, исходя из условия — показать, что если выражение равно 0, то не выполняется условия попарной различности a, b, c
Подсказка 2:
Чтобы показать, что не выполняется условие попарной различности, достаточно доказать, что (a − b)(b − c)(c − a) = 0.
Подсказка 3:
Попробуйте сравнить (a − b)(b − c)(c − a) с выражением из условия.
Предположим противное: пусть
Докажем, что
Раскрываем скобки и группируем:
Таким образом, какие-то два из чисел равны, что противоречит условию.
Значит,
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Упростите выражение (в ответе не должно быть многоточия и знаков суммирования):
Подсказка 1
Заметим, что 1 + 3 + 3² = 1 + 3 * 1 + 3². Это очень похоже на одну формулу сокращенного умножения. Может, попробовать ее применить?
Подсказка 2
Вспомним формулу (a - b)(a² + ab + b²) = a³ + b³. Начнем с первой скобки. Для нее a = 3, b = 1. Умножим и разделим наше выражение на (3 - 1). Тогда (3 - 1)(3² + 3 + 1) = 3³ + 1³. А можно ли как-то приспособить полученное для следующих множителей?
Вспомним формулу сокращенного умножения:
Умножим и разделим наше выражение на
По формуле, приведённой выше, имеем
Заметим, что каждую следующую тоже можно будет свернуть. Например, после второго применения формулы получится
Аналогичным образом свернем все скобки и получим
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Числа таковы, что
Вычислите значение выражения
Преобразуем дробь, используя условие
Преобразуем ещё одну дробь, используя то же самое условие
Применим условие для дроби выше ещё раз и заменим число
в знаменателе
Теперь преобразуем исходное выражение, с учетом всех предыдущих преобразований
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Известно, что
Какие значения может принимать выражение
Подсказка 1
Первое, что хочется сделать, это поработать с данными в условии равенствами. Возьмём, например, a^2-bc = b^2 - ac. Как хорошо его можно преобразовать?
Случай противоречит, например, условию
Поэтому среди чисел есть пара различных. Не умаляя общности (можно
переобозначить переменные),
Преобразуем равенство из условия:
Так как то
Получаем, что сумма любых двух переменных противоположна третьей, можно изящно подставить всё
в искомую дробь: