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

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#94273

Геометрическая прогрессия a ,a,a ,...,a
 1  2 3    n  , в которой все члены различны, такова, что числа a,a2,a3,...,an
 1 2 3     n  в указанном порядке составляют арифметическую прогрессию. Какое наибольшее значение может принимать n?

Источники: Изумруд - 2021, 11.4 (см. izumrud.urfu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Для начала давайте подумаем над тем, какое ориентировочно может быть n (а если поймем как-то прикидками, какое n, то поймем как его примерно получать). Понятно, что оно какое-то небольшое, иначе непонятно, как приводить пример для n-1, а также не совсем понятно как приходить к противоречию в n. Давайте начнём перебирать с маленьких. 1 точно не подходит, как и 2. Насчет тройки — наверное, вот так сразу же после двух очевидных случаев граница вряд ли будет идти, ведь как минимум, у нас выходит всего одно уравнение на члены (про то, что среднее равно полусумме крайних), а параметра два — a₁ и q. Но в смысле фиксации параметров кажется подходящим n = 4, ведь там два уравнения такого же вида и два параметра. Попробуйте расписать эти уравнения и решить их.

Подсказка 2

После сокращения уравнений на a₁ и (a₁*q)² соответственно мы получим два квадратных уравнения на a₁, а значит можно выписать корни явно (проверьте и то, почему мы вообще можем сокращать). При этом корни должны совпадать. Часто ли такое случается при нашей системе?

Подсказка 3

Нет, очевидными оценками можно получить, что корни никогда не могут совпадать (несколько случаев, которые сводятся либо к оценке, либо к единственному решению при q=1, или a₁=0). Ну тогда нам остается только привести пример при n=3. Как его найти? Можно составить ту систему, о которой говорится в первой подсказке и один из параметров выбрать самостоятельно, а для нахождения второго решить уравнение, но уже с одним параметром.

Показать ответ и решение

Обозначим знаменатель геометрической прогрессии через q. Предположим, что n ≥4  , тогда в исходной прогрессии точно присутствуют числа                 2
a1,a2 = a1q,a3 = a1q,a4 =     3
a1q  . Тогда по свойству арифметической прогрессии имеем

{    2(a q)2 =a + (aq2)3
    (  12)3    1 2  1(  3)4
   2a1q   =(a1q) +  a1q

Поскольку все члены геометрической прогрессии различны, то a1 ⁄= 0  и q ⁄= 0,q ⁄= 1  . Поделим первое уравнение системы на a1  , а второе - на (a1q)2  . Получим

{  2a1q2 = 1+ a2q6        { a2q6 − 2a1q2 +1 =0
   2a1q4 = 1+ 1a2q10 , откуда a12q10− 2a1q4+ 1= 0 .
            1              1

Решая первое уравнение системы, как квадратное относительно a1  , получаем

          ∘ -------     ∘ -----
      2q2±--4q4− 4q6 1-±--1−-q2
a11,2 =     2q6     =     q4   .

Решая второе уравнение системы, как квадратное относительно a1  , получаем

       4  ∘ -8----10-    ∘ ----2
a11,2 = 2q-±---4q10−-4q--= 1±--16−-q-.
           2q            q

Из этого следует, что   √----    √----
1±-1q4−q2= 1±-1q6−q2  . Если   √----    √----
1+-1q4−q2= 1+-1q6−q2  или  √ ----   √ ----
1+-q14−q2-= 1+-q1−6-q2-  , то q4 = q6  . Полученное уравнение имеет решение только лишь при q = 0,q =1,q = −1  . Ранее было отмечено, что первые два варианта невозможны.

Если q = −1  , то a1 = 1a1  или a21 =1  . Но тогда прогрессия имеет либо вид 1,− 1,1,− 1  , либо вид − 1,1,− 1,1  , что невозможно по условию.

Если 1+√1−q2  1−√1−q2
  q4   =   q6  или 1−√1−-q2-  1+√1−q2-
  q4   =   q6  , то  2   2∘ ----2    ∘ ----2
q ± q  1− q = 1∓  1− q  , откуда  2      ( 2  )∘ ---2-
q − 1= ± q +1   1− q  .

Поскольку q2+ 1> 0  и q2− 1< 0  , то уравнение q2− 1 =  (    )∘ -----
 q2+ 1   1− q2  не имеет решений, а значит,         (    )∘ -----
q2− 1 =− q2 +1   1− q2  .

    2 ( 2   )∘-----
1− q∘ =-q-+ 1  1− q2,
     1− q2 = q2+ 1.

Но q2+ 1> 1  , а 1− q2 <1  , поэтому уравнение также не имеет решений, а значит, n <4  . При n= 3  такая прогрессия существует, например, при         √ -
a1 = 89,q =-23  .

Ответ: 3

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!