Тема Росатом

Многочлены и квадратные трёхчлены на Росатоме

Вспоминай формулы по каждой теме

Решай новые задачи каждый день

Вдумчиво разбирай решения

ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!

Подтемы раздела росатом

Решаем задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#126306

Многочлен $P(x)=x3 +ax2+ bx2+ c$ имеет три корня, равные попарным суммам корней многочлена $Q (x)= x3+ 2x2− 3x− 1.$ Найти $a,b,c.$

Источники: Росатом - 2025, 10.2 ( см. olymp.mephi.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Что можно сказать о корнях многочлена Q(x)?

Подсказка 2

Он имеет три корня, причем некоторые могут быть комплексными или совпадать. Аналогично для P(x). Какие Вы знаете факты о корнях многочленов?

Подсказка 3

Воспользуйтесь теоремой Виета.

Показать ответ и решение

Так как многочлен $Q(x)$ степени три, то по основной теореме алгебры он имеет ровно три корня, причем некоторые из них могут оказаться комплексными или могут совпадать. Аналогично, так как многочлен $P(x)$ степени три, то он имеет ровно три корня. Обозначим символами $q1,q2,q3$ корни многочлена $Q(x),$ символами $p1,p2,p3$ — корни многочлена $P(x).$ Тогда по теореме Виета

( ( |{ q1 +q2+ q3 =− 2 |{ p1+p2+ p3 = −a |( q1q2+q2q3+ q1q3 = −3 |( p1p2 +p2p3+p1p3 = b q1q2q3 = 1 p1p2p3 = −c

Согласно условию,

p1 =q2+ q3,p2 = q1+q3,p3 =q1+ q2

Тогда, подставив выражения для $p1,$ $p2$ и $p3$ через $q1,$ $q2$ и $q3$ в выражения для $a,$ получим значение:

a= − (p1+ p2 +p3)= −2(q1+ q2+q3)= −2(− 2)=4

Аналогично получаем значение $b$ :

b= p1p2 +p2p3+p1p3 = (q2+ q3)(q1+q3)+ (q1+ q3)(q1 +q2)+(q2+q3)(q1+ q3) =

=(q + 2)(q +2)+ (q + 2)(q + 2)+(q +2)(q+ 2)= 1 2 2 3 1 3

= q1q2 +q2q3 +q1q3 +4(q1+q2+ q3)+ 12= −3+ 4(− 2)+ 12= 1

Значение $c$ :

c =− p1p2p3 = (q1+ 2)(q2+ 2)(q3+2)=

= q1q2q3 +2(q1q2+ q2q3+ q1q3)+ 4(q1+ q2+q3)+8 =

= 1+2(−3)+ 4(−2)+ 8= 1− 6 − 8+ 8= −5

Oтвет: $a= 4,b =1,c= −5.$

Ответ:

$a =4,b= 1,c= −5$

Бандлы и наборы

Комбо-тарифы сразу по нескольким предметам

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 2#83300

Найти коэффициент $a 49$ многочлена $P(x)= (1+x15+ x17)6$ , если бы он был приведен в форму суммы одночленов вида $k akx ,k = 0,2,3,...,102$ .

Источники: Росатом - 2024, московский вариант, 11.5, по мотивам 10.2 ММО - 2005 (см. olymp.mephi.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Обратим внимание на степени переменных. Понятно, что при раскрытии скобок для каждого одночлена степень будет вида 17n+15m. Тогда найдём натуральные решения для 17n+15m=49

Подсказка 2

Правильно, единственное решение - (2;1). То есть при перемножении скобок мы 2 раза взяли х¹⁷ и 1 раз х¹⁵. Обратим внимание также, что в заданной скобке перед каждым одночленом коэффициент 1. Как тогда мы можем выразить коэффициент перед х⁴⁹?

Подсказка 3

Конечно, коэффициент перед х⁴⁹ равен количеству способов выбрать комбинацию из двух х¹⁷ и одного х¹⁵ в 6 скобках. Остаётся только это досчитать

Показать ответ и решение

Понимаем, что при раскрытии скобок степень каждого одночлена будет иметь вид $17n +15m,$ где $n$ — количество взятых $x17,m$ — количество взятых $15 x .$ Поэтому решим сначала уравнение в натуральных числах

17n +15m = 49

Нетрудно заметить решение $n= 2,m =1,$ а также что это решение единственное, т.к. иначе, чтобы сохранить нужные остатки, $x$ будет изменяться на кратное 15 число, а $y$ на кратное 17, поэтому одно из них станет отрицательным.

Осталось лишь посчитать количество способов выбрать комбинацию из двух $x17$ и одного $x15$ в 6 скобках:

2 1 6⋅5 C6 ⋅C 4 = 2 ⋅4= 60

Ответ: 60

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 3#83310

На графике приведенного квадратного трехчлена с целыми коэффициентами отмечены две точки с целочисленными координатами. Найти расстояние между этими точками, если известно, что оно выражается целым числом, а дискриминант квадратного трёхчлена равен 9.

Источники: Росатом - 2024, региональный вариант, 11.5 (см. olymp.mephi.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Формула подсчёта расстояния между двумя данными точками использует квадрат этого расстояния. Тогда что мы можем сказать про квадрат числа, если корень из него — целочисленное значение?

Подсказка 2

Выражение квадрата расстояния содержит сразу и абсциссы, и ординаты наших точек, это очень много переменных, вот бы оставить что-то одно из этого. Откуда же тогда можно получить y₁ - y₂ и x₁ - x₂ в одном выражении (где x₁, x₂, y₁, y₂ — абсциссы и ординаты данных точек соответственно)?

Подсказка 3

Тогда квадрат расстояния — это (x₁ - x₂)2(1 + k²), где k — некоторое выражение, записанное сейчас одной переменной для удобства. Имеется выражение «квадрат = 1 + квадрат», но много ли квадратов целых чисел отличаются на 1? Какой вывод можно сделать об абсциссах данных точек и о вершине параболы?

Подсказка 4

Осталось ещё одно условие в задаче, про дискриминант. Если изначальный квадратный трёхчлен равен y = x² + bx + с. В дискриминанте задействованы b и c, а в предыдущем найденном факте мы упоминали вершину, что их связывает? Конечно же b! А после можно будет сделать вывод на чётность x₁ - x₂.

Показать ответ и решение

Пусть $(x ,y ),(x ,y ) 1 1 2 2$ — эти точки, а $y =x2 +bx+ c$ — трёхчлен. Тогда справедливы равенства $y = x2+ bx + c 1 1 1$ и $y = x2 +bx + c 2 2 2$ . Если вычесть из первого второе, то получим $y1− y2 =(x1− x2)(x1 +x2+ b)$ , то есть $y1− y2$ делится на $x1− x2$ (для удобства запишем $y1− y2 = k(x1− x2)$ ).

Квадрат расстояния равен

2 2 2 2 (y1− y2) + (x1− x2) =(x1− x2) (1 +k )

Поскольку множитель $(x − x )2 1 2$ — квадрат, то и $1+ k2$ должен быть квадратом. Заметим, что квадраты целых чисел могут отличаться на $1$ только если эти числа — $1$ и $0$ . Значит, $k =0 =x + x + b 1 2$ , откуда $y − y =0 1 2$ . То есть абсциссы выбранных точек симметричны относительно абсциссы вершины параболы.

Поскольку $2 b − 4c$ равен 9, то $b$ нечётное. Таким образом, абсцисса вершины параболы является полуцелым числом (рациональная дробь со знаменателем $2$ ), а значит, абсциссы $x1$ и $x2$ разной чётности, то есть расстояние — любое положительное нечётное число.

Ответ: Это может быть любое положительное нечётное число.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 4#79620

Многочлен $P(x)$ с целыми коэффициентами удовлетворяет условию $P(17)= P(23)=2023$ . Найти наименьшее возможное при этих условиях значение $P(0)> 0$ .

Источники: Росатом - 2023, региональный вариант, 11.1 (см. olymp.mephi.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Давайте рассмотрим многочлен Q(x) такой, что Q(x) = P(x) – 2023. Следовательно, положительное число P(0) равно Q(0) + 2023. В виде произведения каких чисел можно представить Q(0)?

Подсказка 2

Q(17)=Q(23)=0, значит, числа 17 и 23 являются корнями многочлена Q(x), тогда по теореме Безу его можно разложить как (x-17)(x-23)R(x), где R(x) – многочлен с целыми коэффициентами. Мы знаем, что P(0) > 0, тогда что можно сказать про R(0)?

Подсказка 3

Подставим: P(0) = 17*23*R(0) + 2023. Значит, R(0) будет больше -2023/(17*23). Но R(x) – многочлен с целыми коэффициентами, значит, R(0) – это целое число. Какое минимальное значение может принимать R(0) и какое минимальное значение в таком случае будет иметь P(0)?

Показать ответ и решение

Пусть $Q(x)= P(x)− 2023,$ тогда $Q(17)=Q (23)= 0,$ следовательно, по теореме Безу, $Q(x)$ делится на $(x− 17)$ и на $(x− 23).$ Таким образом, имеет место представление

Q(x)= (x− 17)(x− 23)R(x),

$R(x)$ — некоторый многочлен с целыми коэффициентами. Тогда

P(x)= (x− 17)(x− 23)R(x)+ 2023

P(0)=17⋅23R(0)+ 2023 =391m +2023, m ∈ℤ

Поскольку $[2039231 ]= 5,$ получаем $P (0)min = 2023− 5⋅391 =68.$ Например, это минимум реализуется при

P(x)=2023− 5(x− 17)(x− 23)

Замечание. На самом деле в качестве $Q(x)$ можно взять любой многочлен с целыми коэффициентами, такой что $Q (0)= −5.$

Ответ: 68

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 5#48858

Петя написал в своей тетради многочлен $P (x)$ с целыми коэффициентами и предложил Васе угадать его степень. Вася задал Пете два вопроса: «Чему равно значение многочлена при $x= −3$ ?» и «Чему равен остаток от деления многочлена на $(x− n)$ , где $n$ – его степень?». Получив ответы $1$ и $6$ соответственно, Вася уверенно назвал степень многочлена. Как он это сделал? Какова степень многочлена?

Источники: Росатом-21, 11.1 (см. olymp.mephi.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Из первого условия получаем, что P(-3) = 1. Но как можно использовать второе условие? Попробуйте записать его с помощью теоремы Безу и подставить в полученное уравнение такое значение x, чтобы P(x) был равен какому-то конкретному значению.

Подсказка 2

Отлично! Мы получили, что P(x) = (x-n)Q(x) + 6. А это значит, что P(n) = 6. Тогда мы знаем, что P(-3) = 1, а P(n) = 6. Попробуйте воспользоваться теоремой Безу для целочисленных многочленов.

Показать ответ и решение

Первое условие можно написать в виде $P(−3)= 1$ , для второго получим $P(x)= (x − n)Q(x)+6$ для некоторого многочлена $Q$ . Подставляя $n$ , имеем $P(n)=6$ . Воспользуемся теоремой Безу

P (n)− P(−3)= 6− 1 =5 кратно n+ 3

Поскольку $n≥ 0$ , то $n+ 3= 5$ (иначе $n$ отрицательно), откуда $n= 2.$

Ответ:

$2$

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 6#68527

Многочлен $P(x)$ с целыми коэффициентами при $x= 2$ принимает значение $3$ , а при $x= 4$ его значение равно $1$ . Известно, что уравнение $P (n)= n− 1$ имеет целое решение. Найти это решение.

Источники: Росатом - 2021, 10.3 (olymp.mephi.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Итак, по условию мы имеем, что P(2) = 3, P(4) = 1 и наш многочлен с целыми коэффициентами. А также при каком-то целом n получаем: P(n) = n-1. Тогда удобно применить теорему Безу для целочисленных многочленов. Что мы можем после этого сказать про n?

Подсказка 2

Отлично! Мы получили, что n-2 делится на n-4 и n-4 делится на n-2. Постойте, но когда такое возможно, что и x кратно y, и y кратно x?

Показать ответ и решение

Заметим, что $P(n)− P(2)= n− 4$ делится на $n− 2$ , что возможно только при $n= 1,3,4$ . При этом по аналогичным соображениям $P (n)− P(4)= n − 2$ делится на $n − 4$ . При $n> 6$ выполнены неравенства $0 <n − 4 <n − 2 <2⋅(n− 4)$ , поэтому $n≤ 6$ . Далее несложным перебором получаем, что делимость возможна только при $n =2,3,5$ . Вспомнив первое условие, понимаем, что возможен только один вариант $n= 3$ .

Ответ:

$n =3$

Курсы

Всё необходимое для достижения цели

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 7#80502

Петя написал на бумаге некоторый многочлен с неотрицательными целыми коэффициентами и думал, что Вася, задав только два вопроса Пете по телефону, никогда не сможет определить все коэффициенты многочлена. На первый Васин вопрос: «Чему равно значение многочлена при $x= 3?$ » Петя ответил «49». На второй Васин вопрос: «Чему равно значение многочлена при $x= 49?$ » был получен ответ «122455». Вася, немного подумав, назвал Пете все коэффициенты многочлена, который он написал. Какой многочлен придумал Петя?

Источники: Росатом - 2021, 11.1, комплект 2 (см. olymp.mephi.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Так как у нас в задаче упоминается только слово многочлен, то нам для начала надо определить его степень. Заметим, что степень не больше трех, так как 49^4 >= 122455, но при этом третья степень еще меньше. Значит, многочлен имеет вид a_3 * x^3 + a_2 * x^2 + a_1 * x + a_0 = 0. К тому же, так как у нас конкретные значения многочлена в точках, то скорее всего, в какой-то момент нам надо будет рассматривать наше выражение по какому-то модулю. Удобно будет, если мы сможем оценить наши коэффициенты чем-то небольшим, что влезало бы в рассматриваемый модуль. Как можно оценить наши коэффициенты?

Подсказка 2

Во-первых, можно точно сказать, что 49 >= a_i(так как f(3) = 49). При этом, f(49) = 4 = x_0 (mod 49). А значит, a_0 = 4, так как a_0 <= 49. Подставьте a_0 в наши равенства и попробуйте также посмотреть на коэффициенты, которые получаются. При этом, так как a_0 != 0, то a_1, a_2, a_3 < 49. При этом, есть уравнение 49^2 * a_3 + 49 * a_2 + a_1 = 2499.

Подсказка 3

Но тогда выходит, что a_1 = 0, а тогда система линейных уравнений на a_2, a_3 решается единственным образом.

Показать ответ и решение

Пусть он задумал $f(x)=∑ a xn n n$ . Так как $f(3)≥ 3na n$ , то для $n> 3$ верно, что $a =0 n$ . Значит, $f(x)= ax3+ a x2+a x+ a 3 2 1 0$ .

Заметим, что $f(3) =49≥ ai$ для любого $i$ . Так как $f(49)=122455 ≡4 ≡a0 (mod 49).$ Так как $f(3)= 49≥ a0$ , то $a0 = 4$ .

27a3+ 9a2 +3a1 = 45

9a3+ 3a2 +a1 = 15

Значит, $a3,a2,a1 <49$ .

493a3+492a2+49a1 = 124551

492a3+49a2+ a1 =2499

Значит, $.. a1.49$ и $a1 = 0$

49a3+a2 = 51

Значит, $a2 ≡ 2 (mod 49)$ и $a2 =2$ , а $a3 =1$ .

Ответ:

$x3+ 2x2+4$

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 8#107091

Доказать, что для любого многочлена $P(x)$ с целыми коэффициентами выражение $P(b)− P(a)$ делится на ( $b− a$ ) при любых целых $a,b,a ⁄=b$ .

Известно, что уравнение $P (x)= 8$ имеет целый корень на полуоси $x≥ 8$ и $P (4)= 17.$ Найти этот корень.

Источники: Росатом - 2020, 11.3 (см. olymp.mephi.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Сначала докажем требуемое. Представим P(x) в виде суммы c_i * x^i, где c_i - соответствующий степени коэффициент. Теперь посмотрим, какой вид имеет P(b) - P(a). Какой вывод можно сделать из того, что при одинаковых степенях коэффициенты одинаковые?

Подсказка 2

Получаем, что P(b) - P(a) можно представить в виде суммы c_i * (b^i - a^i). Как из этого можно в каждом слагаемом получить множитель (b - a)?

Подсказка 3

Используем формулу для b^i - a^i, где всегда будет множитель (b - a). Тогда каждое слагаемое делится на (b - a), а значит и вся сумма делится.

Подсказка 4

Теперь решим саму задачу. Хотим воспользоваться доказанным. Что нам это дает?

Подсказка 5

Правильно, P(x) - P(4) = 8 - 17 делится на x - 4. При этом не забываем, что x ≥ 8, и находим нужное значение :)

Показать ответ и решение

Для доказательства утверждения запишем общий вид многочлена $P (x)$ степени $n$

n n−1 P (x)= cnx +cn−1x + ...+c1x+ c0, ck ∈ℤ, k= 0,1,...,n, cn ⁄=0.

Рассмотрим

n n ( n−1 n−1) P (b)− P(a)= cn(b − a )+ cn−1 b − a + ...+ c1(b− a).

Используя известную формулу

k k ( k−1 k−2 k−1) b − a =(b− a)⋅b + b a+ ...+ a ,

получим

P(b)− P (a)= (b − a)⋅Qn−1(a,b).

где $Q (a,b) n−1$ — многочлен степени $(n − 1)$ с целыми коэффициентами от переменных $a,b$ . Следовательно, выражение $P(b)− P(a)$ делится на $(b − a)$ при любых целых $a,b,a⁄= b$ .

Рассмотрим вторую часть задачи. Если $x$ решение уравнения $P(x)= 8$ , а $P(4) =17$ , то $P(x)− P (4)= −9$ . По доказанному выше, $P (x)− P(4)$ делится на $x− 4$ , следовательно, выражение $x − 4$ является делителем числа т.е.

x− 4∈ {±1,±3,±9}

Отсюда

x∈ {− 5,1,3,5,7,13}

Ограничению $x ≥8$ удовлетворяет только $x = 13$ .

Ответ: 13