Тема . Высшая проба

Алгебраические текстовые задачи на Высшей пробе

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела высшая проба
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#121822

Дано несколько вещественных чисел, по модулю не превосходящих 1.  Сумма всех чисел равна S.  Докажите, что из них можно выбрать несколько чисел так, чтобы при некотором натуральном n <100  сумма выбранных чисел отличалась от nS-
100  не более чем на -1-
100.

Источники: Высшая проба - 2020, 11.5(см. olymp.hse.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Обозначим данные k чисел за x₁, x₂, ... , x_k. Давайте, например, поймем, что нам дает условие на модуль.

Подсказка 2

Можно без ограничения общности считать, что сумма чисел у нас положительная. Хорошо, нас просят выбрать несколько чисел, а какие это могут быть числа? Важен ли нам их порядок?

Подсказка 3

Нам ведь могут от примера к примеру мешать числа, как угодно, давайте тогда для удобства рассматривать подряд идущие. Как можно переформулировать условие задачи? Какие числа мы ищем?

Подсказка 5

У нас n - натуральное, давайте рассмотрим наименьшие индексы m_1, m_2, ... , m_99, такие, что x₁ + x₂ + ... + xₘ_₁ ≥ S/100, x₁ + x₂ + ... + xₘ_₂ ≥ 2*S/100 и так далее. Как они могут нам помочь в оценке? Может, нам чего-то еще не хватает? Вспомните, что мы хотим доказать.

Подсказка 6

Доопределим разность суммы каждой последовательности и соответствующей ей оценки: aᵢ = x₁ + x₂ + ... + xᵢ - i*S/100. Кстати, все ли они определены? А можем ли мы как-то оценить величину каждой aᵢ?

Подсказка 7

mᵢ и aᵢ определены, так как по крайней мере для k при любом i выполняется x₁ + x₂ + ... + x_k = S ≥ i*S/100. Давайте формально доопределим m₀ = 0 и a₀ = 0. Выбранные нами индексы были первыми для своего условия, а также все xᵢ по модулю не превосходят 1, следовательно, значения aᵢ лежат в отрезке [0;1]. А можем ли мы сжать этот отрезок для удобства и попробовать оценить разницу между какими-нибудь aᵢ и aⱼ, где i ≠ j? Какое неравенство мы хотим получить по условию задачи?

Подсказка 8

Преобразуйте неравенство и подумайте, какое n можно взять, чтобы получившаяся последовательность была искомой.

Подсказка 9

Несколько ранее мы предположили, что отрезок величин aᵢ можно сжать для получения искомой оценки, а если для некоторого i a_i попадает в отрезанный кусок? Какое множество чисел может быть искомым?

Подсказка 10

Подумайте, как доказать, что в таком случае набор чисел x₁, x₂, ... , x_(m_i-1) нам подойдет.

Показать доказательство

Обозначим данные k  чисел через x,x ,...,x .
1  2    k  Без ограничения общности будем считать, что S ≥ 0.  Если это не так, то будем доказывать утверждение задачи для чисел yi = −xi  с положительной суммой. Из него будет следовать утверждение исходной задачи.

Докажем, что среди данных чисел существует набор из подряд идущих, удовлетворяющих неравенству из условия. То есть найдутся такие натуральные s  и t  (1≤ s≤ t≤k),  что подмножество xs,xs+1,...,xt  — искомое.

Обозначим через m1  первый индекс, для которого

                 S
x1+x2+ ...+ xm1 ≥ 100,

через m2  — первый индекс, для которого

x1+x2+ ...+ xm2 ≥-2S-,
                100

и так далее:

x1+ x2+...+xmi ≥-iS-
                100

по всем i  от 1  до 99.  Рассмотрим также разности

a = x +x  +...+ x  − -iS-
 i   1  2       mi  100

Заметим, что m
 i  и a
 i  определены, поскольку по крайней мере для k  выполняется неравенство

x1+ x2 +...+ xk = S ≥-iS-
                  100

для любого i.  Формально доопределим: m0 = 0  и a0 = 0.  Заметим теперь, что так как выбранные нами индексы были первыми для своего условия и так как все числа xi  по модулю не превосходят 1,  то все ai  лежат на отрезке [0;1].

Предположим, все ai  лежат на отрезке [0;1− 1100].  Тогда, так как чисел ai  всего 100  (для i  от 0  до 99),  найдутся два индекса i  и j,  для которых |ai− aj|≤ -1.
        100  Без ограничения общности j >i.  Тогда mj ≥ mi  по определению чисел mi.  Получаем:

|                                          |
||(x + x + ...+ x )− (x +x + ...+ x  )+ jS-− iS||≤ -1-
| 1   2      mi     1  2       mj   100   100|  100

или, что то же самое,

||                    (j− i)S||  1
||xmi +xmi+1+ ...+ xmj −--100--||≤ 100.

Заметим, что можно взять n =j− i,  поскольку j− i> 0  и j− i≤ j <100.  Тем самым, числа xmi,xmi+1,...,xmj  — искомые.

Пусть теперь для некоторого i  разность ai  попала на полуинтервал (1 −1100,1].  Докажем, что в этом случае подмножество x1,...,xmi−1  — искомое. Для этого достаточно показать, что

iS-− -1-< x1 +...+xmi−1 ≤-iS-.
100  100                 100

Второе неравенство следует из определения mi;  ведь mi  — это первый индекс, для которого сумма стала не меньше -iS-.
100  Первое неравенство равносильно следующему: x1+...+xmi−1− iS-> −-1.
              100   100  Но

x1+...+xmi−1− -iS-= ai− xmi
              100

и это больше − 1100,  так как ai > 1− 1100  и xmi ≤ 1.

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!