Тождественные преобразования
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите сумму
Подсказка 1
Нужно выделить целую часть в каждой дроби, для этого надо как-то поработать с знаменателями. Смотрите: 1*3 = 2²-1, а, например, 5*7=6²-1. Найдем ли мы такие знаменатели в числителях?
Подсказка 2
Да запросто: в каждой дроби числитель получился на единичку больше, чем знаменатель. Дробей, как четных чисел от единицы до сотни, ровно 100/2 = 50, значит, в нашем выражении выделяется целая часть 50, а также остаются дроби с числителями, равными 1. Теперь остается обработать только эти дроби.
Подсказка 3
Вернем знаменатели дробей к первоначальному виду и подумаем, как можно представить дробь вида 1/(k*(k+2)) через дроби со знаменателями k и k+2. Сначала, наверное, будет легче поработать с дробью 2/(k*(k+2)), а потом результат разделить на 2. Тогда и сработает телескоп :)
Для начала давайте в каждой дроби выделим целую часть:
Отдельно сложим целые части, получим 50. Осталось посчитать оставшиеся дроби. Заметим, что
поэтому после умножения всех дробей на 2 их сумму можно представить как
Тогда сумма исходных дробей равна
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите значения выражения
Подсказка 1
Правда ли, что tg(α)*ctg(α) = 1? Естественно, правда. Только, правда, пока что здесь не видно подобных связок. Но что, если начать группировать первый с последним, второй с предпоследним и тд?
Подсказка 2
Конечно, tg(89°)=ctg(1°), а tg(1°)*ctg(1°) = 1, ура, классно зателескопили! Правда, один момент мы не учли. Он в серединке всего этого выражения. Когда его учтем, тогда задача и будет решена.
Распишем как частное синуса и косинуса и применим формулу приведения :
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите сумму
Поскольку каждая дробь имеет вид , то можно переписать выражение
так:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите сумму
Рассмотрим каждую из дробей и представим в виде разности:
Теперь заметим, что у соседних дробей есть общие слагаемые, которые мы можем взаимно уничтожить:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Вычислите разность сумм
Подсказка 1
Для начала, хорошо бы "переделать" эту задачу из подсчёта разности в подсчёт суммы. Как это можно сделать?
Подсказка 2
Верно, можно разбить числа из двух скобок на пары понятным образом(первое с первым, второе со вторым и т.д.). Теперь же попробуйте понять, как они взаимосвязаны между собой. Не будет ли лучше понять, что происходит с такими группами чисел в общем виде?
Подсказка 3
Верно, если записать в общем виде, то слагаемые превращаются в k(k+2) - k² = 2k. Значит, у нас просто получается сумма 2 + 6 + 10 + ... + 198, которую уже не сложно посчитать самостоятельно. Победа!
Сгруппируем разности по парам: . В отличие от первого примера, здесь разности меняются. Чтобы посчитать их сумму,
вынесем двойку и получим
где сумму с многоточием мы посчитали, разбив слагаемые на пары вида и
.
Полезно отметить, что мы в частном случае вывели формулу
что верно при любом .
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Чему равно
Подсказка 1
Надеюсь первое, что пришло вам в голову это привести дроби к общему знаменателю в каждой скобке, а не раскрывать скобки в выражении. Попробуйте это проделать, кажется там получается что-то очень хорошее!
Подсказка 2
После приведения к общему знаменателю видим, что у нас почти все числа одинаковые во всём выражении, поэтому они сократятся. Осталось только понять, что остаётся, и победа!
В каждой скобке приведём сумму к одной дроби. Получим
где при последнем переходе мы сокращаем числитель текущей дроби со знаменателем следующей. Не сокращаются только первый
знаменатель и последний числитель.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите сумму
Попробуем представить дробь вида через разность:
Получается, что точно такого же представления нет, в числителе появляется лишняя тройка. Но ведь эта тройка появится во всех
дробях: она там появилась как разность между сомножителями знаменателя, то есть и
. Поэтому мы можем домножить исходную
сумму на 3 и уже после этого представить каждую дробь как разность
Осталось учесть, что мы посчитали утроенную сумму. Значит, исходная сумма равна
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Петя перемножил три подряд идущих натуральных числа, а к результату прибавил среднее число. Докажите, что получился куб какого-то натуральное числа.
Обозначим наши числа через Тогда Петя получил число
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Сумма четырех целых чисел равна Числа расставили по кругу и каждое умножили на сумму двух его соседей. Докажите, что сумма
этих четырех произведений, умноженная на
равна удвоенному квадрату целого числа.
Обозначим наши числа через и пусть они стоят по кругу именно в таком порядке.Обозначим через
Тогда
наша сумма равна
То есть, если умножить нашу сумму на то получится удвоенный квадрат целого числа.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Числа и
представимы в виде суммы двух квадратов целых чисел. Докажите, что их произведение тоже представимо в виде суммы
квадратов двух целых чисел.
Подсказка 1
Сначала введем переменные - x,y,z,t. Пусть при этом (x^2+y^2) и (z^2+t^2) - наши числа a и b. Попробуйте написать произведение и раскрыть скобки. Там будет сумма четырех квадратов. А если мы хотим сказать, что это сумма двух квадратов, то как можно преобразовать получившееся выражение?
Подсказка 2
Действительно, можно попытаться свернуть какие-то тройки слагаемых из нашего выражения в полный квадрат. Но вот незадача - у нас всего 4 слагаемых, а нужно 6. Может быть, тогда что-то добавить и вычесть? А что? Вот у нас как будто бы квадраты уже есть, не хватает только попарных произведений. А как тогда сгруппировать наши квадраты, чтобы попарные произведения были по модулю одинаковыми(по модулю, поскольку одно попарное произведение должно браться с минусом, а другое с плюсом, чтобы они взаимно уничтожились)?
Подсказка 3
Верно, нужно сгруппировать (xz)^2 и (yt)^2 , (xt)^2 и (zy)^2. А значит, нужно добавить и вычесть 2xyzt, свернуть в полные квадраты и получить требуемое.
Пусть . Тогда
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите в явном виде целое число, заданное выражением
Источники:
Подсказка 1
Иррациональные знаменатели нам точно не нужны. Подумайте, как мы можем от этой иррациональности избавиться и посмотрите внимательно на оба знаменателя при этом :)
Подсказка 2
Если перед Вами все еще сумма двух дробей – самое время это исправить и преобразовать их к единой дроби. А заодно можем раскрыть все скобки и привести подобные, ведь пока не видно каких-то других преобразований. А нужны ли они или уже можем все посчитать?
Приведём выражения к общему знаменателю и воспользуемся формулой разности квадратов
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите в явном виде натуральное число, заданное выражением
Источники:
Подсказка
Вспомним свойства степеней и представим числа внутри дробей, чтобы избавиться от дробей в степенях! Тогда выражения приятно преобразуется и мы получим натуральное число.
Воспользуемся тем, что , тогда выражение примет вид
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите уравнение для
Источники:
Подсказка 1
Нужно как-то сжать эти выражения, то есть применить телескопическое суммирование. Для этого будет в самый раз умножить и левую, и правую часть уравнения на sin(x) (подумайте, может ли он вообще быть равен нулю), а затем применить формулы произведения синусов и синуса с косинусом.
Подсказка 2
Да, получится уравнение вида 1 - cos(2x) + cos(2x) - cos(4x) ... + cos(2020x) - cos(2022x) = √3 * sin(2022x). Телескоп сработал -> остается перенести синус с косинусом в одну часть, единичку - в другую, а затем вспомнить формулу вспомогательного угла - ведь коэффициенты 1 и √3 так и намекают на это :)
Такие тригонометрические телескопические суммы сворачиваются домножением и делением на (при этом нужно сказать, что синус
ненулевой, потому что числа вида
решениями уравнения не являются). После домножения получим вот
что:
Применим формулы произведения синусов
Слагаемые удачно взаимноуничтожаются и остаётся
Откуда или
. Осталось учесть условие
так что
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Произведение положительных чисел и
равно 1. Известно, что
Найдите .
Источники:
Подсказка 1
Нам нужно как-то применить то, что ab = 1, заметим, что если раскрыть скобки, то будет сколько-то слагаемых с ab, может стоит попробовать так сделать?
Подсказка 2
Наступил коварный момент, все ab пропали и осталось только a² + b² = 47. Давайте попробуем вспомнить, где встречались сумма квадратов и ab?
Подсказка 3
Правильно в формуле квадрата суммы! Но нам не хватает слева 2ab, не забывайте, что мы всегда можем что-то добавить и сразу же убавить, или, что то же самое, прибавить с двух сторон уравнения равные величины. То что мы на верном пути нам так же подсказывает, что слева и справа получился полный квадрат, обратите внимание, что числа a,b - положительные!
Раскроем скобки
Так как
Добавим к обеим частям равенства
И так как и
положительные, получаем ответ.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Какое из чисел больше:
или
Источники:
Подсказка 1
«Какой олимпиадник не любит длинных телескопов…». Действительно, то, что написано выше, это ведь очень похоже на стандартный телескоп с разложением на дроби вида 1/n - 1/(n+1) = 1/n(n+1). Как тогда преобразовать наше равенство выше к дробям вида k/(n^2*(n+1)^2)?
Подсказка 2
Верно, это по сути две дроби, у которых разность между знаменателями равна 2n + 1. Значит, 1/n^2 - 1/(n+1)^2 = (2n+1)/(n^2*(n+1)^2). Заметим теперь, что это ровно дроби нашего вида. Чему тогда равна наша сумма-телескоп?
Подсказка 3
Верно, она равна 1/1^2 - 1/45^2 = 2024/2025. Значит, получили сумму в явном виде. Теперь посмотрим на дробь. Кажется, преобразовать можно только первое подкошенное выражение, так как все остальное выглядит слишком атомарно. При этом, у нас все, кроме первого корня имеет степень 1/3, а корено - степень 1/6. Значит, нам хотелось бы преобразовать подкоренное выражение в квадрат некоего числа, чтобы извлечь корень и занести все числа под кубический корень. Попробуйте преобразовать первый корень.
Подсказка 4
Верно, он преобразовывается в квадрат числа (sqrt(3) - 1). А значит, после нехитрых преобразований, получаем, что дробь равна 1. При этом, сумма наша равна 2024/2025. Ответ получен!
Так как
Находим
Найдём
Получаем, что
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите целую часть числа
Источники:
Подсказка 1
Гораздо удобнее работать с целочисленными знаменателями-> что нужно сделать, чтобы они стали именно такими? Попробуем оценить число А другим число так, чтобы нам было удобно оценивать их разность двумя способами. Тогда мы сможем прийти к оценке числа А!
----—
Подсказка 2
Рассмотрим число В такое, что оно получено из А циклическим сдвигом корней в знаменателях в А(т.е. в числе В первое слагаемое равно 1/(sqrt(2)+sqrt(3)). Как можно выразить В через А и как оценить их разность?
Подсказка 3
А+В=24(почему?). Теперь мы можем оценить их разность, группируя соответствующие слагаемые.
Подсказка 4
Их разность меньше 1, а сумма равна 24. Осталось ли ль сделать соответствующие выводы)
Обозначим
Возьмём число
Число слагаемых одинаково, каждое слагаемое в больше соответствующего слагаемого в
поэтому
Избавимся от
иррациональности в знаменателях:
Очевидно, Оценим
Подставим
отсюда Но
значит,
Следовательно, целая часть числа
равна 12.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Дана арифметическая прогрессия Вычислите
Источники:
Подсказка 1
Все числа прогрессии можем найти, но подставлять их в знаменатель и возиться с кучей корней.. врагу не пожелаешь. И вообще корни в знаменателе это очень неприятно, как бы это исправить? Вместо этого можно провернуть трюк с избавлением от иррациональности в знаменателях - всё-таки с корнями в числителях лучше работается, чем с корнями в знаменателях
Подсказка 2
Ага, можно просто домножить числитель и знаменатель на сопряжённые! И при этом у нас же прогрессия была, тогда мы знаем знаменатели! И всё красиво сокращается
Найдем разность прогрессии
Домножив числитель и знаменатель на сопряженное выражение, получим
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Для вещественного числа выполнено равенство
Найдите сумму возможных значений выражения
Домножим обе части условия на , получим
Выделим в каждой дроби “целую часть”:
Таким образом, либо либо значение второй скобки равно
При
условие выполнено, а значение искомого выражения
равно
Если обнуляется значение второй скобки, то и искомое выражение равно
При этом не важно, существуют ли
такие
: в любом случае к искомой сумме добавляется
Значит, сумма всех возможных значений выражения равна
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Целые числа и
таковы, что
Докажите, что делится на
Подсказка 1:
Если раскрыть скобки в равенстве из условия, то становится видно, что там фигурируют только сумма квадратов переменных, сумма их попарных произведений и их произведение. Есть одно тождество, которое связывает сумму кубов и все вышеперечисленные величины.
Подсказка 2:
Попробуйте разложить x³ + y³ + z³ - 3xyz на скобки.
Подсказка 3:
Если не получается, давайте рассмотрим это выражение как многочлен относительно x и заметим, что он имеет корень x = - y - z. Это значит, что можно выделить скобку x + y + z.
Подсказка 4:
Итак, а теперь попробуйте в равенстве из условия выразить сумму попарных произведений через остальные слагаемые и подставить в тождество. Не возникнет ли там нужная делимость?
Равенство из условия равносильно
Используем известное тождество
запишем его в виде
откуда
Заметим, что если делится на два, то хотя бы одна из переменных
делится на
тогда равенство можно сократить на
и получится
то есть нужная делимость доказана. Если же нечётно, то требуемое очевидно.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите наименьшее целое число, большее, чем
Источники:
Подсказка 1
Для того, чтобы удобно было оценивать наше число, избавимся от иррациональности в знаменателе: на что удобно для этого домножить нашу дробь?
Подсказка 2
Умножьте дробь на такое выражение, чтобы в знаменателе образовалась разность квадратов.
Подсказка 3
Воспользуйтесь формулами сокращённого умножения, чтобы раскрыть скобки в числителе и в знаменателе, можно ли сократить получившуюся дробь?
Подсказка 4
Осталось оценить √17 и можно записывать ответ!
Избавимся от иррациональности в знаменателе
Поскольку , то
Тогда ответом будет