Росатом - задания по годам → .09 Росатом 2023
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Петя и Вася пригласили одноклассников на свой день рожденья в дом Пети и посадили всех за круглый стол пить чай. Петя отметил для себя наименьшее число стульев, разделяющих его с каждым из приглашенных гостей, кроме Васи. Сложив полученные числа, он получил 60 . Найти число стульев за столом, если известно, что оно четное. Какое наименьшее число стульев разделяло Петю и Васю?
Подсказка 1
Давайте попробуем для начала ввести удобные обозначения для количества людей между Петей и человеком. Заметим, что Петя считал наименьшие расстояния до людей на окружности. Тогда что особенного с подсчётом на ней? Можем ли мы просто пронумеровать подряд людей, и это будет правильно?
Подсказка 2
Верно, когда мы считаем наименьшее число на окружности, например, по часовой стрелке, то при переходе через середину это число уже не будет наименьшим, потому что мы могли пойти против часовой и получить меньшее число. Значит, мы нумеруем людей через подсчитанные расстояния Пети до середины, а потом в обратном порядке. Учитывая, что всего чётное число людей, найти сумму этих расстояний, включая Васю не составляет труда. Чтобы воспользоваться дальнейшим условием задачи, что хорошо ввести?
Подсказка 3
Да, можно ввести то, что спрашивают у нас в задаче. То есть пусть всего людей было 2n, а подсчитанное расстояние до Васи это y. Тогда мы понимаем как записывается то, что посчитал Петя и чему оно равно по условию. Также можно написать условие для расстояния до Васи, снова учитывая, что мы считаем его на окружности. У нас получилась система, решив которую для натурального n, мы получим ответы на задачу.
Пусть за столом стояло стульев (т.е. за столом сидело всего
человек). На круге точками отмечены стулья. Числом рядом с точкой
обозначено количество стульев, разделяющих Петю и человека, сидящего на этом стуле.
Тогда число стульев, посчитанных Петей, включая Васю, равно
Обозначим число стульев, вычисленное для Васи. Тогда
|
Учитывая, что ,
,
, получим единственное натуральное решение двойного неравенства:
.
Тогда число стульев за столом равно
, а количество стульев, разделяющих Петю и Васю,
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решить уравнение
Подсказка 1
Мы видим, что относительно замены a=sin^2(5x), и b=sin^2(3x) уравнение симметрично. Попробуйте оценить каждую из скобок снизу по отдельности и подумать, что это дает(размышления про симметрию нужны, так как, вероятно, нужно как-то по одному алгоритму оценивать каждую из скобок).
Подсказка 2
Верно, мы можем оценить, что первая скобка - это хотя бы 2sin^2(5x), а вторая - хотя бы 2sin^2(3x) (так как t^2+1>=2t - по неравенству о средних или просто можно перенести в левую часть все). Значит, левая часть почти всегда больше или равна правой. Что это дает нам? Какая система из этого следует?
Подсказка 3
Действительно, у нас выходит, что sin^2(3x)=sin^2(5x)=1 А это значит, что |sin(3x)|=1=|sin(5x)|. Остается решить эту систему и получить ответ.
Выполним равносильные преобразования в исходном уравнении:
Сумма неотрицательных слагаемых равна нулю тогда и только тогда, когда каждое слагаемое равно нулю. Тогда
Учитывая ограниченность синуса, имеем
|
Далее находим пересечение серий
|
Окончательно получаем
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найти все целые решения уравнения
Подсказка 1
Давайте сначала обратим внимание на данные нам числа. Что в них можно увидеть особенного? Что если записать числа в левой части без корня?
Подсказка 2
Верно, без корней они дают разницу единицу, так как отличаются на 1. Но ведь мы можем это сделать, нужно только умножить число на сопряжённое и разделить, чтобы ничего не поменялось. Тогда какое выражение с точки зрения функции у нас получилось? Сколько решений имеет это уравнение?
Подсказка 3
Ага, слева у нас получилась убывающая функция, а справа константа. Откуда это уравнение имеет не более одного решения. Давайте попробуем составить систему из двух уравнений. Что тогда у нас получится?
Подсказка 4
Верно, аналогичными преобразованиями с сопряжёнными числами, получим второй уравнение, а дальше большое страшное n. Осталось понять, почему оно целое. А нельзя ли просто раскрыть скобки по биному Ньютона и посмотреть, что получится? Попробуйте это сделать, и задача решена!
Заметим, что левая часть уравнения имеет смысл при Выполним преобразование в левой части:
Следовательно, монотонно убывает с ростом
, а значит, рассматриваемое уравнение имеет не более одного решения.
Учитывая, что
, имеем равносильное исходному уравнение
. Тогда
получим
|
Покажем, что найденное число является целым (натуральным). Имеем по биному Ньютона
отсюда
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решить уравнение
Подсказка 1
Давайте внимательно посмотрим на две наши скобки. Там похожие логарифмы под корнями и без них. На что тогда можно попробовать умножить обе части нашего уравнение? Конечно, учитывая ОДЗ.
Подсказка 2
Верно, давайте по очереди умножим обе части уравнения сначала на сопряжённое число одной скобки, а потом на другое. Получатся два новых уравнения. Что с ними можно сделать, чтобы совсем избавиться от корней?
Подсказка 3
Да, давайте просто вычтем одно из другого и получим уравнение только с основанием 2. Далее применяя свойства логарифмов, дорешать задачу несложно. Не забудьте про ОДЗ.
Запишем ОДЗ: . Заметим, что на ОДЗ выполнено, что
,
.
Умножая правую и левую части исходного уравнения на и учитывая, что
,
получим равносильное уравнение
(1) |
Далее, умножая правую и левую части исходного уравнения на
, получим также равносильное уравнение (ниже поменяли местами левую и правую части)
(2) |
Вычитая из уравнения (2) уравнение (1), получаем:
|
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На клетках шахматной доски размером случайным образом расставлены 4 одинаковых фигуры. Найти вероятность того,
что три из них будут находиться либо на одной горизонтали, либо на одной вертикали, либо на одной из двух главных
диагоналей.
Подсказка 1
Подумаем, а как же нам считать благоприятные исходы для подсчёта вероятности? Мы знаем, что нами должна быть выбрана линия, на которой располагается хотя бы 3 фигурки. Сколько таких вариантов?
Подсказка 2
Попробуйте посчитать количество благоприятных исходов для одной линии. На каждой линии должны быть выбраны либо 4 места для всех фигур, либо 3 места на линии и одна клетка на остальной части доски.
Общее число равнозначных исходов расстановоки фигур есть выбор произвольных клеток из имеющихся
, т.е. оно равно
.
Благоприятный исход может в двух случаях: три одинаковые фигуры находятся на одной линии и одна не на этой линии, либо четыре
одинаковых фигуры на одной линии. Тогда число благоприятных исходов для одной линии (горизонтали, вертикали или главной диагонали)
равно . Всего имеется 18 различных линий (горизонталей, вертикалей и главных диагоналей). Итого число
благоприятных исходов равно
.
Искомая вероятность есть отношение числа благоприятных исходов к общему числу исходов:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На ребре основания треугольной пирамиды
расположена точка
так, что
. Через середину ребра
основания пирамиды проведена плоскость
, проходящая через точку
и параллельная боковому ребру
. В каком отношении
плоскость
делит объем пирамиды?
Подсказка 1
Давайте для начала построим сечение плоскостью P нашей пирамиды.
Подсказка 2
Пользуясь параллельностью, мы сможем из подобия найти, в каком отношении плоскость P делит рёбра пирамиды, а значит мы сможем найти и...
Подсказка 3
Как относятся высоты маленьких пирамидок и высотам из точек A и D пирамиды ABCD.
Подсказка 4
Нам достаточно найти, какую часть объёма всей пирамиды ABCD составляет объём многогранника, лежащего со стороны вершины A. Чтобы найти его объём, можно...
Подсказка 5
Разбить его на две пирамидки. А объём каждой из них мы сможем выразить через объём всей пирамиды ABCD, потому что знаем отношения высот и отношения площадей оснований.
Построим сечение. Поскольку секущая плоскость параллельна ребру , она пересечет плоскость
по прямой
, параллельной
, а плоскость
— по прямой
, также параллельной
. Соединим точки
и
, лежащие в одной плоскости, и точки
и
, лежащие в одной плоскости, получим
— искомое сечение.
Пусть — объем пирамиды,
— сумма объемов пирамид
и
и
.
Из подобия пар треугольников и
и из условия задачи получим, что
Отсюда следует, что
где — высота, опущенная из вершины
пирамиды
,
— высота, опушенная из вершины
пирамиды
.
А также значит, что площадь основания пирамиды равна:
Тем самым:
Аналогично из подобия пар треугольников и
и из условия задачи получим, что
Отсюда следует, что
где — высота, опущенная из вершины
пирамиды
,
— высота, опущенная из вершины
пирамиды
.
А также значит, что площадь основания пирамиды равна:
Тем самым:
Теперь можно записать, что
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите уравнение:
Источники:
Подсказка 1
Начнем с базовых вещей. Напишите ОДЗ и подумайте, как на этих ограничениях грамотно избавиться от модуля
Подсказка 2
Конечно, необходимо возвести обе части в квадрат и сделать преобразования. Заметим, что выражение 1-4x² встречается в обеих частях уравнения. Хочется сделать замену, однако если заменить t = sqrt(1-4x²), получим уравнение с двумя неизвестными, зависящими друг от друга, что плохо. Какая замена будет более удобной?
Подсказка 3
Замена: t = 4x * sqrt(1-4x²). Осталось дорешать квадратное уравнение на t, затем биквадратное на x и не забыть проверить все ограничения!
Уравнение эквивалентно системе
В итоге получаем
Введем переменную . Тогда уравнение принимает вид
Решая квадратное уравнение, находим . С учетом неотрицательности
, выбираем
. В итоге получаем уравнение
для нахождения
Решим это уравнение
Тогда, с учетом неотрицательности , находим
. Осталось проверить условие
Неравенство верно, значит, оба корня подходят.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите уравнение
Источники:
Подсказка 1
Что первым делом нужно написать в уравнении с логарифмами?
Подсказка 2
Конечно, ОДЗ! Само уравнение выглядит довольно страшно, но не видите ли вы в нём много похожего?
Подсказка 3
Подумайте, как можно выразить все логарифмы из правой части через логарифмы в левой части. Тогда можно будет ввести замену: заменяем первый логарифм, второй... а третий ведь можно выразить через первые два!
Подсказка 4
Получили красивое уравнение, но, правда, с двумя переменными... Не спешите пугаться! Его можно разложить на скобочки :) Останется только решить получившуюся совокупность, не забыв учесть ОДЗ и ограничение на знаменатель
Областью определения функций, входящих в исходное уравнение, являются значения , при которых
Положим и
. Тогда, по формулам перехода от одного основания логарифма к другому
имеем
Далее, аналогично, и
. После этого исходное уравнение запишется так:
Перенося все члены из левой части уравнения в правую и выполняя стандартные преобразования, получаем
Поэтому решениями преобразованного уравнения являются все значения и
, удовлетворяющие хотя бы одному из равенств
,
или
, или
при условии (это относится только к первым двум равенствам)
.
Возвращаясь к исходному уравнению отсюда следует, что с учётом области определения, его решениями являются решения совокупности
Эта совокупность на области определения эквивалентна совокупности уравнений
Рассмотрим первое уравнение совокупности:
Это уравнение на области определения решений не имеет.
Рассмотрим второе уравнение совокупности:
Решения уравнения в область определения не входят. Решениями уравнения
являются
—
целое, т.е.
. При
кратном
такие
принадлежат области определения, при остальных значениях
-
нет.
Рассмотрим третье уравнение совокупности:
Решения уравнения в область определения не входят. Если
, то
, поэтому решения уравнения
в область определения также не входят.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Длина стороны четырехугольника
вписанного в окружность равна 5 . Точка
делит эту сторону в отношении
, а прямые
и
параллельны сторонам
и
соответственно. Найти длину стороны
четырехугольника.
Подсказка 1
Сразу обозначим все углы, вытекающие из параллельности. Как использовать отношение, данное в условии? Какую связь можно заметить между треугольниками на картинке?
Подсказка 2
Треугольники ABM и MCD подобны с коэффициентом 4. О равенстве каких углов теперь можно утверждать? Что хочется сказать о треугольнике BMC? Какое условие мы еще не использовали?
Подсказка 3
Докажем, что треугольник BMC подобен ABM и MCD. Помним, что четырехугольник вписан.
Подсказка 4
Теперь при помощи трех попарно подобных треугольников мы можем найти связь нужной нам BC и известной AD. Было бы удобно найти коэффициент подобия BAM и MBC…Как это сделать?
Подсказка 5
Обозначим стороны треугольника BAM через переменные. Остаётся лишь записать цепочку равенств! В этом нам может помочь данное в условии отношение)
Прямые и
параллельны, поэтому углы
и
равны (обозначены на рисунке цифрой 2 ), аналогично равны углы
и
(обозначены на рисунке цифрой 3). Отсюда следует подобие треугольников
и
с коэффициентом подобия 4 и
равенство углов
и
(обозначены на рисунке цифрой 1). Заметим, что
.
Покажем, что треугольник подобен треугольникам
и
, вершины треугольников перечислены в порядке
соответствия. Углы
и
, полученные при пересечении прямой
параллельными прямыми
и
, равны как
внутренние накрест лежащие. Сумма углов
и
равна
, как сумма противоположных углов
вписанного в окружность четырёхугольника. Значит, угол
и треугольник
подобен треугольникам
и
.
Положим и
, тогда
и
. Треугольники
и
подобны с коэффициентом подобия
, и
стороны
и
треугольника
соответствуют сторонам
и
треугольника
, поэтому
. Значит,
и, треугольники
и
подобны с коэффициентом подобия 2. Следовательно, сторона
в два раза длиннее стороны
, т.е.
длина стороны
равна 2.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Многочлен с целыми коэффициентами удовлетворяет условию
. Найти наименьшее возможное при этих
условиях значение
.
Источники:
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)?
Пусть тогда
следовательно, по теореме Безу,
делится на
и на
Таким
образом, имеет место представление
— некоторый многочлен с целыми коэффициентами. Тогда
Поскольку получаем
Например, это минимум реализуется при
Замечание. На самом деле в качестве можно взять любой многочлен с целыми коэффициентами, такой что