Тема ФЕТТ (Формула Единства / Третье Тысячелетие)

Формула единства - задания по годам .07 Формула единства 2025

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела фетт (формула единства / третье тысячелетие)
Разделы подтемы Формула единства - задания по годам
Решаем задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#120575

Катя участвует в викторине: ей надо выбрать из нескольких ответов на вопрос один верный. Если она угадает, то получит приз, составляющий некое фиксированное количество рублей, а если назовёт неверный ответ, то потеряет некую (тоже фиксированную) сумму. Изначально Катя планировала выбирать ответ случайным образом, что приносило ей в среднем 100  рублей. Однако, подумав над вариантом А, Катя осознала, что он точно неверный, и можно выбрать случайным образом из остальных вариантов. В результате математическое ожидание Катиного выигрыша удвоилось. Подумав над вариантом В, Катя отбросила и его, в результате математическое ожидание выигрыша снова удвоилось. Сколько рублей составляет приз?

Источники: ФЕ - 2025, 11.1(см. www.formulo.org)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Давайте введём переменные, чтобы записать в виде уравнения все процессы из условия. Пусть P — величина приза, S — величина штрафа, n — количество вариантов ответа. Как записать матожидание выигрыша до отбрасывания ответов?

Подсказка 2

У нас один из n вариантов с выигрышем, равным P, а (n-1) из n вариантов с выигрышем -S.

Подсказка 3

P/n - S(n-1)/n = 100. Теперь по аналогии можно составить целую систему!

Подсказка 4

Выразите двумя способами P + S, это поможет найти n!

Показать ответ и решение

Пусть P  — величина приза, S  — величина штрафа (по модулю), n  — количество вариантов ответа. Тогда из условия следует система

(| P   S(n− 1)
||||{ -n −---n---= 100,
  --P- − S(n-− 2)= 200,
||||| n −P 1  Sn(n−−1 3)
( n-− 2 −-n−-2-= 400

После преобразований получаем

(
|||  P +-S-= S+ 100,
|{  P +nS-= S+ 200,
|||  nP− + 1S
|(  n−-2-= S+ 400

Вычитая из второго уравнения первое и из третьего уравнения второе, получаем:

(       (        )
||{ (P +S)  -1--− 1  =100
|       ( n−1 1  n1  )
|( (P +S)  n−-2 − n−-1 =200

Приведем подобные слагаемые в скобках левых частей и разделим первое уравнение на второе

(n-− 1)(n-− 2)= 1
  n(n − 1)   2

Тогда n(n− 1)= 2(n− 1)(n− 2).  Изначально у кати было как минимум 3  возможных варианта ответа, поэтому n >1.  Тогда уравнение можно разделить на n− 1.  Имеем n = 2n − 4,  откуда n= 4.  Подставим это n  в уравнения системы и получим

(|{  P +-S
     4  = S+ 100,
|(  P +3S-= S+ 200,

Мы оставили только два уравнения, поскольку число неизвестных уменьшилось на 1.  Из этой системы следует, что

P + S =4S +400= 3S+ 600

тогда S =200.  Следовательно, P =1000.

Ответ:

 1000

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 2#120576

Существует ли 2025  -значное натуральное число без нулей в десятичной записи, которое увеличивается в 4  раза, если записать его задом наперёд?

Источники: ФЕ - 2025, 11.2(см. www.formulo.org)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Запишем наше число в виде abc...xyz. Теперь попробуем что-нибудь сказать про цифры на концах (a, b, c, x, y, z), используя условие о том, что abc...xyz * 4 = zyx...cba. Какие ограничения можно наложить на эти цифры?

Подсказка 2

Во-первых, подумаем о том, что a не может быть слишком большим, иначе при увеличении в 4 раза у нас увеличится количество разрядов. Ещё можно воспользоваться тем, что zyx...cba делится на 4 – это дает условия на ba и a. Что можно ещё сказать о других цифрах?

Подсказка 3

Из ограничений выше однозначно получается найти a и z, также выразить несколько вариантов для xy, bc. При продолжении рассуждений получается однозначно выразить всё число.

Показать ответ и решение

Легко проверить, что число

                2023
219◟9.◝..◜99◞78= 22⋅10   − 22
  2021девятка

подходит. Действительно, при записи задом наперед оно равно

8799...9912= 88⋅102023− 88
  ◟202◝1◜дев◞ятка

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Замечание. Покажем, как можно было бы придумать такое число на олимпиаде. Обозначим это число --------
abc...xyz,  где a,b,c,x,y,z  — первые три и последние три числа в его записи. На месте многоточие стоят какие-то цифры.

Тогда abc...xyz⋅4= zyx...cba.  Значит, z ≥4,  так как zyx...cba  — результат умножения натурального числа с первой цифрой, не меньшей 1,  на 4;  abc< 250,  так как иначе при умножении на 4  в числе abc...xyz-  увеличится количество знаков. Тогда a∈ {1,2}.  Помимо того, ba  делится на 4,  значит, a  четно, поэтому a =2.  Также yz⋅4  кончается на 2  при z ∈ {3;8}.  Так как z ≥4,  то z =8.

Далее из равенства ...y8 ⋅4 =...b2  по цифре y  можно однозначно определить цифру b,  которая к тому же должна быть нечетная и меньше 5.  Получаются варианты 23...08⋅4= 80...32  и 21...78⋅4= 87 ...12,  из которых подходит только второй.

Аналогичным образом пытаясь найти c  и x,  получаем два возможных варианта: 217...178  и 219...978.  Развивая второй вариант, можно понять, что все числа вида 2199...9978  подходят.

Ответ:

Да, существует — например, 21  99...99  78
  202◟1д◝◜евят◞ка

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 3#120577

Решите уравнение в целых числах: x= x2+ xy+y2+ 2y+ 2.

Источники: ФЕ - 2025, 11.3(см. www.formulo.org)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Вид самого уравнения намекает на то, что можно попробовать выделить полные квадраты. Какие и как?

Подсказка 2

Попробуем перенести все в одну сторону и домножить на 2, после посмотреть, что получается (так легче будет заметить члены из полных квадратов).

Подсказка 3

Вообще, уже получили достаточно хороший вид, однако остаётся x² - 2x. Добавим 1 к обоим частям уравнения, чтобы получить полный квадрат. Теперь все слагаемые — полные квадраты, а справа — 1. Что нам это дает?

Подсказка 4

У нас остается не так много случаев из-за того, что эти квадраты — целые и неотрицательные. В частности, тогда одно из них равно 1, а другие два равны 0. Достаточно разобрать эти случаи, чтобы получить ответ!

Показать ответ и решение

Перенесем x  вправо и получим

 2      2
x +xy +y + 2y+2 − x =0

Домножим на два и переставим слагаемые

      2        2
−2x+ 2x + 2xy+ 2y + 4y+ 4= 0

Добавим к обеим частям 1  и разделим оба квадрата на два слагаемых:

1− 2x+x2+ x2+ 2xy+y2+ y2+ 4y +4 =1

Выделим полные квадраты!

(1− x)2 +(x+ y)2+ (y+2)2 = 1

Так как x  и y  — целые, каждое из слагамых в левой части является целым неотрицательным числом. Тогда их сумма может быть равна 1  только если одно из слагамых равно 1,  а два других равны 0.

Разберем случаи, когда два слагаемых равны 0.  В случае x= 1,x= −y  получаем y+ 2= 1  — подходит. Если x= 1,y =− 2,  то x +y = −1  — тоже подходит. Наконец, при y = −2,x= −y  получаем x − 1= 1,  оно тоже подходит.

Ответ:

 (1,− 1),(1,−2),(2,−2)

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 4#120578

Назовём экономичностъъ многогранника отношение его объёма к площади поверхности. Можно ли разрезать правильный тетраэдр экономичностью E  на 5  частей, сумма экономичностей которых равна 3E?

Источники: ФЕ - 2025, 11.4(см. www.formulo.org)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Хм.. сразу и не угадаешь, но понимаем что разрезание в таких задачах обычно симметрично, подумайте как можно этого добиться.

Подсказка 2

Представьте, что мы отрезаем от тетраэдра одинаковые маленькие тетраэдры. Как изменится объём и площадь поверхности у этих частей по сравнению с исходным телом?

Подсказка 3

Какая фигура останется в центре после отрезания 4 маленьких тетраэдров от вершин? Какие у неё свойства объёма и площади? Остаётся лишь сложить экономичности всех фигур. Что получится в сумме?

Показать ответ и решение

Отрежем от каждой вершины тетраэдра по маленькому тетраэдру с ребром вдвое меньшим, чем у исходного. У каждого маленького тетраэдра объём в 8 раз меньше, чем у исходного, а площадь поверхности — только в 4 раза, поэтому экономичность каждого из них равна E ∕2.  В середине останется октаэдр, у которого и объём, и площадь поверхности вдвое меньше, чем у исходного тетраэдра, поэтому его экономичность равна E.  Действительно, поверхность октаэдра состоит из 8 треугольников, а исходного тетраэдра — из 4⋅4= 16  таких же треугольников. А объём октаэдра равен V − 4⋅V∕8= V∕2,  где V  — объём тетраэдра.

Итого сумма экономичностей равна E+ 4⋅E∕2= 3E.

PIC

Ответ:

Да

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 5#120579

На плоскости отмечены вершины и центр правильного 100  -угольника. Сколько существует четырёхугольников с вершинами в отмеченных точках?

Замечание. Четырёхугольник — часть плоскости, ограниченная замкнутой несамопересекающейся четырёхзвенной ломаной.

Источники: ФЕ - 2025, 11.5(см. www.formulo.org)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Для упрощения подсчёта попробуйте понять, какой вид мог иметь четырёхугольники и отдельно подсчитать четырёхугольники каждого вида.

Подсказка 2

Так, ну очевидно, что нам подойдёт четырёхугольник, вершины которого являются вершинами 100-угольника. Также подойдёт выпуклый четырехугольник, одна из вершин которого — центр. Какой ещё вид возможен?

Подсказка 3:

Третий вид — такие тройки точек, что центр находится внутри треугольника, образованного ими. Каждая такая тройка образует 3 четырёхугольника.

Подсказка 4:

Для подсчёта четырёхугольников второго вида попробуйте понять, как задаются такие тройки точек. Также попробуйте посчитать суммарное количество четырёхугольников второго и третьего вида.

Показать ответ и решение

Заметим, что ответ — это A + B+ 3C,  где A  — количество четвёрок вершин 100− угольника, B  — это количество троек вершин 100− угольника, которые вместе с центром образуют выпуклый четырёхугольник, а C  — количество троек вершин 100− угольника, для которых центр лежит строго внутри образованного ими треугольника (тогда через них и центр можно провести 3 невыпуклых четырёхугольника).

Ясно, что      4
A = C100  и         3
B +C = C100− △,  где △= 50⋅98  — количество способов выбрать пару противоположных вершин 100  -угольника и ещё одну вершину (такие способы порождают треугольник, а не четырёхугольник).

Наконец,         2
B =100⋅C49,  так как любая такая тройка однозначно задаётся вершиной, несоседней с центром 100  -угольника (на рисунке X  ), а также расстояниями от этой вершины до двух других.

Итого   4     3                  2
C 100+ 3C100− 3⋅50⋅98− 2⋅100⋅C49 = 4156425  способов.

Ответ:

 4156425  вариантов

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 6#120580

На плоскости отмечены две точки A  и B.  Андрей играет в такую игру: на каждом шаге он выбирает пару уже отмеченных точек, мысленно строит правильный пятиугольник на них как на соседних вершинах, после чего отмечает на плоскости три остальные его вершины. Сможет ли Андрей отметить середину отрезка AB?

Источники: ФЕ - 2025, 11.6(см. www.formulo.org)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Для начала подумаем, а как мы вообще можем изменять картинку? Например, можем ли мы повернуть отрезок, который уже у нас есть?

Подсказка 2

Да, мы можем повернуть отрезок на 108°, достроив на нём правильный пятиугольник! А как тогда повернуть отрезок на 180°?

Подсказка 3

Для этого мы можем совершить поворт на 108° пять раз! Получается, мы можем "перемещать" отрезок на прямой. Значит, чтобы получить точку внутри AB мы можем переместить какой-нибудь отрезок на прямой AB. Попробуйте для начала просто отметить какую-нибудь точку на этой прямой.

Подсказка 4

Постройте пятиугольник на AB, а потом на диагонали этого пятиугольника. Одна из вершин последней фигуры как раз будет лежать на AB. Осталось оценить длины отрезков и отложить некоторые из них так, чтобы получить точку внутри AB.

Показать ответ и решение

Вспомним, что угол правильного пятиугольника равен 108∘.  Поэтому, имея произвольный вектор −−→OP,  мы можем отложить равный ему по длине вектор −−→′
OP так, чтобы      ′    ∘
∠POP  =108.  То есть, мы можем повернуть любой отрезок на   ∘
108.  А проделав это 5 раз, мы повернём отрезок на   ∘
180 .

Теперь предложим алгоритм решения задачи. По точкам A  и B  отметим вершины пятиугольника ABCDE,  а потом пятиугольника BF GHD.

PIC

Заметим, что BD  — диагональ ABCDE,  поэтому    DB
1< AB-< 2.  То есть сторона пятиугольника BF GHD  больше стороны пятиугольника ABCDE,  но меньше, чем удвоенная сторона этого же пятиугольника. Отсюда, AB <BF < 2AB.

Так же заметим, что

          ∘
∠DBC  = 180-−-∠DCB--=36∘
            2

Тогда ∠ABD  = 108∘− ∠DBC = 72∘,  откуда ∠ABF = ∠ABD + ∠DBF  =72∘+ 108∘ = 180∘.  То есть точки A,B,F  лежат на одной прямой.

Повернём вектор −B→A  на 180∘ и получим Вектор −B−→K.  При этом K  принадлежит BF,  а так же KF < AB,  так как AB < BF < 2AB.  Поэтому, если несколько раз отложить −−→
FK,  то есть сначала повернуть −−→
KF  на   ∘
180 и получить −−−→
KK1,  затем так же повернуть −−−→
K1K  и получить −−−−→
K1K2,  и так далее, то какая-то из точек Ki  окажется на отрезке AB.

Ответ:

Нет

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 7#126640

У n  -значного числа первые две его цифры различаются на 1, вторая и третья — на 2,  ...,  предпоследняя и последняя — на n− 1  , последняя и первая — на n.  При каком наибольшем n  такое возможно?

Источники: ФЕ - 2025, 10.1 ( см. www.formulo.org)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Сколько всего у нас цифр? С учётом этого мы можем получить самую первую оценку на n.

Подсказка 2

Попробуем подобрать пример! Что можно сразу сказать про первую и последнюю цифры числа при таком n? А получится ли дальше заполнить число?

Подсказка 3

Как будто бы составить пример простым подбором не выходит. Значит надо искать противоречия или как-то ограничивать перебор! Попробуйте поработать с чётностью ;)

Подсказка 4

Ну что же, мы пришли к противоречию! Значит надо рассмотреть следующее подходящее n. Зафиксируйте начало и конец числа, а потом попробуйте также поработать с чётностью!

Показать ответ и решение

Так как разница между десятичными цифрами не превосходит 9, то n≤ 9.  Если бы такое девятизначное число существовало, то оно бы начиналось на 9 и заканчивалось на 0 (так как разность между первой и последней цифрой — n).  Из условия на разности соседних цифр, если выписать чётности, получится последовательность нччннччнн, но последнее число должно быть нулем — противоречие.

Пусть n= 8,  есть несколько примеров: 12473829, 87526170, 98637281.

Ответ:

8

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 8#126641

Дана фраза:

□□□ -гранная пирамида имеет:

1.

столько же вершин, сколько □□□ -гранная призма,

2.

столько же рёбер, сколько □□□ -гранная призма,

3.

и столько же граней, сколько □□□ -гранная призма.

Сколько способов вписать в каждый квадрат по цифре так, чтобы получить верное утверждение? Напомним, что натуральное число не может начинаться с нуля.

Источники: ФЕ - 2025, 10.3 ( см. www.formulo.org)

Показать ответ и решение

Заметим, что n  -гранная пирамида имеет n  вершин и 2(n− 1)  ребер, а n  -гранная призма — 2(n− 2)  вершины и 3(n− 2)  ребра. Таким образом, если вместо пропусков подставить по порядку трёхзначные числа x,y,z,w,  то

( x =(2y− 2)
|{
|( 2(x− 1)= 3(z− 2)
  x =w

Тогда

2(2(y− 2)− 1)= 3(z − 2)

4(y− 1)= 3z

Сделаем замену: y =3k+ 1,  z = 4k,  x= w= 6k− 2,  k∈ℤ.  Трехзначность исходных чисел выполняется при 33 ≤k ≤166.  Получим 166− 33 +1 =134  варианта.

Ответ:

 134

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 9#126642

Дан треугольник ABC.  Точки A ,B ,C
  1 1  1  — середины сторон BC,  AC,  AB  соответственно, а A ,B ,C
  2 2  2  — точки, в которых эти стороны касаются вписанной окружности. Пусть отрезок B2C2  имеет с окружностью, вписанной в △AB1C1,  a  общих точек; A2C2  с окружностью, вписанной в △BA1C1  b  общих точек; A2B2  с окружностью, вписанной в △CA1B1  c  общих точек. Найдите максимальное значение числа a+ b+ c.

Источники: ФЕ - 2025, 10.4 ( см. www.formulo.org)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Чему равняется a+b+c в равностороннем треугольнике?

Подсказка 2

В равностороннем треугольнике a+b+c = 3. А если треугольник ABC — не равносторонний? Скажем, что меньшая сторона в нем — AC, AC = y, BC = x, AB = z. Как можно попробовать воспользоваться точками, данными в условии?

Подсказка 3

А если сделать гомотетию в B с коэффициентом 2 (растянуть треугольник A₁BC₁ до треугольника ABC)?

Подсказка 4

Пусть точка A₂ перейдет в A₃, точка С₂ — в С₃, что можно сказать о величинах отрезков BA₃ и BC₃?

Подсказка 5

Их можно вычислить, например, поняв, что BA₂ = (x + z - y)/2. Также на картинке присутствуют отрезки касательных к окружности, проведенные из одной точки.

Подсказка 6

Как можно оценить BA₃ и BC₃, если y меньше x и z?

Подсказка 7

Получим, что BA₃ ≥ x и BC₃ ≥ z, причём одно из неравенств строгое (иначе треугольник окажется равносторонним). Какие выводы можно сделать из этих оценок?

Подсказка 8

Будет ли A₃C₃ пересекать вписанную окружность?

Показать ответ и решение

Заметим, что в равностороннем треугольнике a+ b+c= 3.  Пусть треугольник не равносторонний, его меньшая сторона — AC,  x= BC,  y =CA,  z = AB.  Сделаем гомотетию в B  с коэффициентом 2  (растянем треугольник BA1C1  до треугольника ABC ),  тогда вписанная окружность треугольника BA1C1  перейдет во вписанную окружность треугольника ABC.  Пусть A2  переходит в A3,  C2  — в C3.

PIC

Тогда

           x+ z− y
BA2 = BC2 =---2---

Значит,

BA3 =BC3 = x+ z− y

Так как y ≤ min(x,z),  то BA3 ≥x  и BC3 ≥ z,  причём одно из неравенств строгое (иначе треугольник окажется равносторонним). Значит, A3C3  не пересекает вписанную окружность, поэтому b =0  и a+ c≤ 4.  В качестве примера можно взять треугольник с длинами сторон x= z > y.  Для него a= c= 2:  отрезки B2C2  и B2A2  исходят из вершины B2 =B1  треугольников AB1C1  и CA1B1,  причем их вторые концы лежат строго внутри противолежащих сторон, так как BA2 = BC2 > x2.

Ответ:

4

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 10#126643

Коля выписал каждый натуральный делитель числа 2025n  по одному разу, после чего покрасил некоторые из них в красный цвет, а остальные — в синий. При этом он действовал так, чтобы разность между суммой всех красных делителей и суммой всех синих делителей оказалась минимально возможным (при данном n  ) положительным числом. Какими могут оказаться две последние цифры этой разности? (Найдите все варианты и докажите, что других нет.)

Источники: ФЕ - 2025, 10.5 ( см. www.formulo.org)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Разложите 2025 на простые множители. Как выглядит сумма всех его делителей? Почему максимальный делитель 2025ⁿ больше суммы остальных? Сумма делителей растёт медленнее, чем само число, из-за степеней в разложении.

Подсказка 2

Чтобы разность сумм красных и синих делителей была минимальной положительной, как нужно раскрасить делители? Что произойдёт, если покрасить только 2025 в красный, а остальные — в синий? Разность будет 2 × 2025ⁿ.

Подсказка 3

Докажите, что искомая разность = 70n + 81 (mod 100). Какие остатки при делении на 100 могут быть у 70n + 81 при разных n? Переберите n от 1 до 20. Остатки будут циклически повторяться!

Показать ответ и решение

Если n = 0,  разность равна 1.  Пусть n >0.  Сумма всех делителей числа 2025 равна

       2      4n        2      2n
(1 +3+ 3 + ...+ 3 )(1+ 5+ 5 +...+5  )=

                    n−1              n−1
=(1+ 120(1+ 81+...+81   ))(1 +30(1 +25+ 25  ))≡

≡ 1+ 120n+ 30(6+ 5n)≡ 81 +70n (mod 100)

По формуле суммы геометрической прогрессии, сумма делителей меньше, чем

(     ) (     )
 34n⋅ 3  52n⋅ 5 =2025n⋅ 15
     2       4         8

Значит, максимальный делитель (само число 2025n)  превосходит сумму остальных, поэтому для получения минимального положительного результата перед ним должен стоять плюс, а перед остальными делителями — минус. Получается, что ответ имеет вид 50− 81− 70n (mod 100) ∈ {9;19;29;39;49;59;69;79;89;99}.  Заметим, что разность больше 2025
 8  > 9,  то есть по крайней мере двузначная.

Ответ:

1, 09, 19, 29, 39, 49, 59, 69, 79, 89, 99

Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!