Турнир городов - задания по годам → .10 Турнир городов 2024

Предположим противное — существуют такие многочлены и , что выполнено тождество .

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Первое решение.

У многочленов и нет общих корней, иначе это будет кратный корень суммы кубов, а у многочлена кратных корней нет.

Тогда многочлен имеет степень ) (старшие коэффициенты не сократятся) и не имеет корней, поскольку выражение равно 0 только при . Но такого делителя у многочлена нет.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Второе решение.

Применим формулу суммы кубов:

При имеем , откуда , то есть .

Значит, многочлен имеет корнями числа , откуда его степень не меньше (поскольку он не тождественный ноль). В частности, у одного из многочленов и степень не меньше — не теряя общности, пусть у . Тогда, из равенства (*), степень многочлена равна 0 , то есть это ненулевая константа. Но это невозможно, так как из представления видно, что у этого многочлена старшая степень не меньше, чем максимум из степеней многочленов и , то есть, не меньше . (Можно сказать иначе: принимает сколь угодно большие значения, откуда - тоже, то есть, последний многочлен не может быть константой).

Первое решение.

Пусть — точка пересечения отрезка и дуги . Так как , то — биссектриса угла и по теореме о трилистнике — центр вписанной в треугольник окружности. Следовательно, — биссектриса угла . С другой стороны, так как серединный перпендикуляр к , то , то есть — биссектриса угла . Из этих двух утверждений следует утверждение задачи.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Второе решение.

Обозначим . Необходимо доказать, что .

Заметим, что

Далее, , как центральный и вписанный в окружность ( ), а также , как центральный и вписанный в окружность ( ). Тогда

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Замечание.

В условии задачи дано, что точки и лежат не только внутри окружности , но и внутри вписанного в неё треугольника . Последнее условие на самом деле излишне. Из остальных условий задачи следует, что точки и изогонально сопряжены относительно треугольника . Но если обе изогональные точки лежат внутри описанной окружности, то они лежат и внутри треугольника, поскольку при изогональном сопряжении три сегмента, ограниченные сторонами треугольника и дугами описанной окружности, переходят в три угла, вертикальных углам треугольника

Оценка.

Разобьём все клетки таблицы на грушп по клеток так, чтобы в каждой груше все клетки находились в разных строках и разных столбцах. Пример такого разбиения для см. на рисунке:

Для других разбиение аналогично: например, в одну группу берём главную диагональ (идущую сверху слева вниз вправо), во вторую — диагональ над ней и число в левом нижнем углу, в третью — следующую диагональ и диагональ из двух клеток слева внизу, и т.д.

Предположим, что в какой-то группе все клетки плохие. Тогда для каждой клетки этой группы сумма чисел содержащей её строки меньше суммы чисел содержащего её столбца. Суммируя эти неравенства по всем клеткам групшы, получаем, что сумма чисел во всей таблице, подсчитанная по строкам, меньше, чем эта же сумма, подсчитанная по столбцам - противоречие, Значит, в каждой группе есть хорошая клетка, и число хороших клеток не меньше числа групп, то есть не меньше .

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Пример, подтверждающий точность полученной оценки

хороших клеток уже возможно.

Пусть в первой строке стоят единицы, а в остальных нули. Тогда все клетки первой строки хорошие, а остальные плохие.

Достаточно найти такую точку , что на любой прямой, проходящей через , лежит не более одной рациональной точки. Тогда, проведя из всевозможные лучи во все рациональные точки и удалив у каждого луча начало (от до соответствующей рациональной точки), получим искомый набор непересекающихся непараллельных лучей.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Можно указать точку явно - например, подойдёт точка . Пусть на прямой, проходящей через эту точку, есть две рациональные точки и ( ) (где рациональные). Тогда вектора ( и пропорциональны, откуда

откуда . Возводя в квадрат и перенося заведомо рациональные слагаемые в левую часть, получим, что будет рациональным число , что возможно только при или . Но из равенства (*) видим, что если выполнено хоть одно из равенств , то выполнено и второе, откуда точки и совпадают.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Можно поступить иначе - доказать существование такой точки . Проведём всевозможные прямые через пары рациональных точек. Таких прямых будет счётное количество. Так как всего направлений на плоскости несчётное количество, на ней найдётся прямая , не параллельная ни одной из проведённых прямых. Проведённые прямые высекают на счётное число точек, а всего на точек несчётное количество, поэтому там ещё останутся точки, любая из них подойдёт в качестве .

Первое решение.

Сделаем гомотетию с центром и коэффициентом 2. Пусть — образы точек — точка пересечения прямой с плоскостью . Тогда как касательные к сфере, и, поскольку треугольники и подобны, то . Аналогично . Но как касательные, следовательно — центр окружности , а середина — центр окружности

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Второе решение.

Обозначим сферу, проходящую через точки , с центром в точке , через , вписанную сферу пирамиды — через , а плоскость, проходящую через середины рёбер пирамиды — через .

Сделаем инверсию с центром в точке , переводящую в . Тогда точки перейдут в точки . Так как , то образ будет перпендикулярен . Следовательно, образом будет сфера, построенная на окружности ( ) как на диаметральной окружности.

Тогда утверждение задачи следует из того, что центр инверсии, центр сферы и центр её образа лежат на одной прямой.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Замечание.

Утверждение задачи является частным случаем следующего факта.

Рассмотрим стереографическую проекцию сферы на плоскость из точки . Пусть — точка вне сферы , а окружность на , образованная касательными к из , не проходит через . Тогда образом будет окружность с центром в точке пересечения плоскости с лучом .

Оценка.

Можно считать, что первый наклеенный кусок — весь квадрат, от этого ничего не испортится. Считаем его нулевым. Докажем индукцией по утверждение:

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

После еще кусков между любыми двумя клетками есть путь с не более чем сменами цвета.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

База при верна.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Рассмотрим наклеивание -го куска . Пусть до этого между двумя клетками был путь с не более сменами цвета. Если он не заходил в , то он таким и остался. Иначе заменим его кусок от первой его клетки в до последней такой клетки на путь по между этими клетками. Тогда количество смен цвета в новом пути увеличилось не более чем на 2 по сравнению со старым. Переход доказан.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

В конце между противоположными углами любой путь имеет хотя бы 88 смен цвета. Значит, поверх нулевого куска наклеено еще хотя бы 44.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Пример.

Пусть верхний слой состоит из центральной клетки. Далее пусть каждый нижележащий слой состоит из клеток предыдущего слоя и из клеток, примыкающих к ним по стороне, и имеет противоположный цвет.