Формула единства - задания по годам → .07 Формула единства 2025
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
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
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:
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!
Пусть — величина приза,
— величина штрафа (по модулю),
— количество вариантов ответа. Тогда из условия следует
система
После преобразований получаем
Вычитая из второго уравнения первое и из третьего уравнения второе, получаем:
Приведем подобные слагаемые в скобках левых частей и разделим первое уравнение на второе
Тогда Изначально у кати было как минимум
возможных варианта ответа, поэтому
Тогда уравнение можно разделить на
Имеем
откуда
Подставим это
в уравнения системы и
получим
Мы оставили только два уравнения, поскольку число неизвестных уменьшилось на Из этой системы следует, что
тогда Следовательно,
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Существует ли -значное натуральное число без нулей в десятичной записи, которое увеличивается в
раза, если записать его задом
наперёд?
Источники:
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.
Легко проверить, что число
подходит. Действительно, при записи задом наперед оно равно
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Замечание. Покажем, как можно было бы придумать такое число на олимпиаде. Обозначим это число где
—
первые три и последние три числа в его записи. На месте многоточие стоят какие-то цифры.
Тогда Значит,
так как
— результат умножения натурального числа с первой цифрой, не
меньшей
на
так как иначе при умножении на
в числе
увеличится количество знаков. Тогда
Помимо того,
делится на
значит,
четно, поэтому
Также
кончается на
при
Так как
то
Далее из равенства по цифре
можно однозначно определить цифру
которая к тому же должна быть
нечетная и меньше
Получаются варианты
и
из которых подходит только
второй.
Аналогичным образом пытаясь найти и
получаем два возможных варианта:
и
Развивая второй вариант,
можно понять, что все числа вида
подходят.
Да, существует — например,
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите уравнение в целых числах:
Источники:
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!
Перенесем вправо и получим
Домножим на два и переставим слагаемые
Добавим к обеим частям и разделим оба квадрата на два слагаемых:
Выделим полные квадраты!
Так как и
— целые, каждое из слагамых в левой части является целым неотрицательным числом. Тогда их сумма может быть
равна
только если одно из слагамых равно
а два других равны
Разберем случаи, когда два слагаемых равны В случае
получаем
— подходит. Если
то
— тоже подходит. Наконец, при
получаем
оно тоже подходит.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Назовём экономичностъъ многогранника отношение его объёма к площади поверхности. Можно ли разрезать правильный тетраэдр
экономичностью на
частей, сумма экономичностей которых равна
Источники:
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?
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 В середине останется октаэдр, у которого и объём, и площадь поверхности вдвое меньше, чем у
исходного тетраэдра, поэтому его экономичность равна
Действительно, поверхность октаэдра состоит из 8 треугольников, а
исходного тетраэдра — из
таких же треугольников. А объём октаэдра равен
где
— объём
тетраэдра.
Итого сумма экономичностей равна
Да
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На плоскости отмечены вершины и центр правильного -угольника. Сколько существует четырёхугольников с вершинами в отмеченных
точках?
Замечание. Четырёхугольник — часть плоскости, ограниченная замкнутой несамопересекающейся четырёхзвенной ломаной.
Источники:
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.
Заметим, что ответ — это где
— количество четвёрок вершин
угольника,
— это количество троек вершин
угольника, которые вместе с центром образуют выпуклый четырёхугольник, а
— количество троек вершин
угольника, для
которых центр лежит строго внутри образованного ими треугольника (тогда через них и центр можно провести 3 невыпуклых
четырёхугольника).
Ясно, что и
где
— количество способов выбрать пару противоположных вершин
-угольника и ещё одну вершину (такие способы порождают треугольник, а не четырёхугольник).
Наконец, так как любая такая тройка однозначно задаётся вершиной, несоседней с центром
-угольника (на рисунке
), а также расстояниями от этой вершины до двух других.
Итого способов.
вариантов
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На плоскости отмечены две точки и
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
Источники:
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.
Вспомним, что угол правильного пятиугольника равен Поэтому, имея произвольный вектор
мы можем отложить равный ему по
длине вектор
так, чтобы
То есть, мы можем повернуть любой отрезок на
А проделав это 5 раз, мы повернём
отрезок на
Теперь предложим алгоритм решения задачи. По точкам и
отметим вершины пятиугольника
а потом пятиугольника
Заметим, что — диагональ
поэтому
То есть сторона пятиугольника
больше стороны
пятиугольника
но меньше, чем удвоенная сторона этого же пятиугольника. Отсюда,
Так же заметим, что
Тогда откуда
То есть точки
лежат на одной
прямой.
Повернём вектор на
и получим Вектор
При этом
принадлежит
а так же
так как
Поэтому, если несколько раз отложить
то есть сначала повернуть
на
и получить
затем так же повернуть
и получить
и так далее, то какая-то из точек
окажется на отрезке
Нет
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
У -значного числа первые две его цифры различаются на 1, вторая и третья — на
предпоследняя и последняя — на
,
последняя и первая — на
При каком наибольшем
такое возможно?
Источники:
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!
Так как разница между десятичными цифрами не превосходит 9, то Если бы такое девятизначное число существовало, то оно бы
начиналось на 9 и заканчивалось на 0 (так как разность между первой и последней цифрой —
Из условия на разности
соседних цифр, если выписать чётности, получится последовательность нччннччнн, но последнее число должно быть нулем —
противоречие.
Пусть есть несколько примеров: 12473829, 87526170, 98637281.
8
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
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:
Заметим, что -гранная пирамида имеет
вершин и
ребер, а
-гранная призма —
вершины и
ребра. Таким
образом, если вместо пропусков подставить по порядку трёхзначные числа
то
Тогда
Сделаем замену:
Трехзначность исходных чисел выполняется при
Получим
варианта.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Дан треугольник Точки
— середины сторон
соответственно, а
— точки, в которых эти
стороны касаются вписанной окружности. Пусть отрезок
имеет с окружностью, вписанной в
общих точек;
с
окружностью, вписанной в
—
общих точек;
с окружностью, вписанной в
—
общих точек. Найдите
максимальное значение числа
Источники:
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?
Заметим, что в равностороннем треугольнике Пусть треугольник не равносторонний, его меньшая сторона —
Сделаем гомотетию в
с коэффициентом
(растянем треугольник
до треугольника
тогда
вписанная окружность треугольника
перейдет во вписанную окружность треугольника
Пусть
переходит в
— в
Тогда
Значит,
Так как то
и
причём одно из неравенств строгое (иначе треугольник окажется
равносторонним). Значит,
не пересекает вписанную окружность, поэтому
и
В качестве примера
можно взять треугольник с длинами сторон
Для него
отрезки
и
исходят из вершины
треугольников
и
причем их вторые концы лежат строго внутри противолежащих сторон, так как
4
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Коля выписал каждый натуральный делитель числа 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
) положительным числом. Какими могут оказаться две последние цифры этой разности?
(Найдите все варианты и докажите, что других нет.)
Источники:
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!
Если разность равна
Пусть
Сумма всех делителей числа 2025 равна
По формуле суммы геометрической прогрессии, сумма делителей меньше, чем
Значит, максимальный делитель (само число превосходит сумму остальных, поэтому для получения минимального
положительного результата перед ним должен стоять плюс, а перед остальными делителями — минус. Получается, что ответ имеет вид
Заметим, что разность больше
то есть по крайней мере
двузначная.
1, 09, 19, 29, 39, 49, 59, 69, 79, 89, 99