Бельчонок 2023
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
У бельчонка есть 5 орехов, 8 грибов и 11 ягод. Сколькими способами он может выложить все эти предметы в ряд так, чтобы никакие две ягоды не лежали рядом?
Источники:
Подсказка 1
На расположение ягод есть ограничение, а вот грибы и орехи мы можем класть как захотим. Полезным будет посмотреть, сколькими способами мы можем выложить в ряд только орехи и грибы без ягод.
Подсказка 2
Ягоды не должны лежать рядом друг с другом. Значит, теперь, когда мы разложили грибы и орехи, у нас есть 14 позиций под ягоды, при этом в каждое место мы можем положить не более одной ягоды. Вычислите, сколькими способами мы можем это сделать. По какому правилу теперь можно посчитать общее количество случаев?
Первое решение.
Выложим в ряд орехи и грибы — сделать это можно способами. Далее рассмотрим позиции между выложенными орехами и грибами
и по краям от них — получим 14 мест для ягод. Остаётся выложить их туда
способами.
Второе решение.
Сначала объединим орехи и грибы в неягоды, откуда получим 13 неягод и 11 ягод. Далее назовём нейтроном пару (неягода, ягода).
Если на крайней левой позиции в ряду лежит неягода, то 11 ягод образуют нейтроны, поскольку рядом с ними не могут находиться
другие ягоды, и левее каждой точно есть неягода. Отсюда имеем 11 нейтронов и 2 дополнительные неягоды. В итоге получаем
способов поставить эту неягоду, то есть 78 расстановок.
Если на крайней левой позиции лежит ягода, то остаются только 10 ягод, каждая из которых попадает в свой нейтрон. Получаем 10
нейтронов и 3 неягоды, откуда имеем расстановок.
Получаем расстановки. Остаётся вспомнить, что неягоды делятся на два вида. Чтобы учесть это, домножим все способы на
то есть число способов расставить
орехов среди тринадцати неягод, откуда и получаем ответ.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Дан прямоугольный треугольник с прямым углом
На его катете
длины 52 как на диаметре построена
окружность
Из точки
к этой окружности проведена касательная
отличная от
Перпендикуляр
опущенный на отрезок
пересекает отрезок
в точке
Найдите площадь треугольника
если известно, что
Источники:
Подсказка 1
Для начала попробуем найти всё, что можем)) Воспользуемся всеми условиями на LH, LM, MH и найдем их) Тогда будет несложно найти оставшиеся отрезки на LM и DH! На картинке много прямых углов...что хочется сделать?
Подсказка 2
Найти среди них подобные! Учтём, что угол между касательной и радиусом прямой, тогда какие треугольники будут подобными (или даже равными)?
Подсказка 3
Треугольники MKO и KOD будут равными, тогда треугольники LHD и OKM будут подобны! Найдём отношение KM/LM. Теперь нам необходимо найти площадь треугольника LED, как можно это сделать?
Подсказка 4
Найдя его высоту и стороны! Высота его это LH, а в каких подобных треугольниках этот отрезок встречается, чтобы его найти?
Подсказка 5
Треугольники LHE и LMK подобны, поэтому несложно найти EH! Осталось лишь найти DE через DH и EH, что сделать из подобия несложно)
Пусть — центр окружности
Заметим, что
Прямоугольные треугольники и
подобны, поскольку
Тогда
Из подобия треугольников и
мы получаем
Поэтому
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Для положительных чисел докажите неравенство
Источники:
Подсказка 1
Давайте перенесем всё из правой части неравенства в левую и сложим всё, что имеет одинаковые знаменатели. Получаем в левой части неравенства сумму трех очень похожих дробей, а в правой - ноль. Когда имеется такая конструкция, то часто бывает полезным подумать, как можно оценить каждую дробь по отдельности. К тому же, зачастую, если понять, как оценить одну дробь, то мы сразу будем знать, как оценить и остальные.
Подсказка 2
Рассмотрим дробь (z² - xy) / (x + y + 2z). Когда мы говорим про оценки в неравенствах, то в первую очередь в голову приходят неравенства о средних. В этой дроби мы можем много что оценить, знаменатель или числитель целиком, но давайте воспользуемся неравенством средних для xy, чтобы в числителе получить разность квадратов.
Подсказка 3
Раскрыв в числителе разность квадратов, мы можем сократить равные скобки в числителе и в знаменателе и получить оценку на дробь. Аналогично поступим для каждой дроби. Что теперь мы можем сказать про сумму трех дробей?
Неравенство из условия равносильно
По неравенству о средних отсюда после применения формулы разности квадратов имеем
Аналогично оцениваем два других слагаемых и получаем, что
мы доказали треубемое.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
16 команд провели турнир по хоккею, каждая команда сыграла с каждой по разу. За победу начислялось 2 очка, за ничью — 1 очко, за проигрыш очков не давалось. При этом каждые три команды в играх между собой набрали разное количество очков. Какое наибольшее число ничьих могло быть в этом турнире?
Источники:
Подсказка 1
Пупупу… давайте попробуем получить оценку сверху на количество ничьих! Для этого, попробуйте построить примеры для N=2, 3, 4 и 5. Причём примеры такие, в которых количество ничьих максимально!
Подсказка 2
Да, мы получили оценку на N²/4. Остаётся придумать как доказать, что эта формула работает для любого N!
Подсказка 3
Да, это утверждение мы будем доказывать по индукции! Для этого достаточно рассмотреть две команды, которые сыграли в ничью и подумать, как могли сыграть все другие команды с этими двумя!
Подсказка 4
Так, но мы только показали, что существует такая оценка сверху! Теперь нужно придумать пример такой, что в оценке сверху достигается равенство(пример должен быть для любого N)
Подсказка 5
Для построения примера, попробуйте посмотреть на маленькие N и воспользоваться идеей разбиения элементов от 1 до N на два непересекающихся множества. Также, возможно, Вам придётся строить пример в зависимости от четности N.
Решим задача для произвольного Докажем утверждение, известное в олимпиадных кругах как теорема Турана.
Оценка: Докажем по индукции, что число ничьих не превосходит
База индукции: При это очевидно. При
все три игры не могли закончиться вничью, иначе у всех команд было бы
одинаковое число очков.
Шаг индукции: Рассмотрим две команды и
сыгравшие вничью. С каждой из остальных команд хотя бы одна из них сыграла не
вничью, иначе образуется запрещенная тройка команд. Значит, общее число ничьих в играх с участием этих двух команд не больше
По предположению индукции в играх между остальными командами было не более
ничьих. Следовательно, общее число ничьих не
превосходит
Пример: Пронумеруем команды числами от до
Пусть каждые две команды с номерами разной чётности сыграли вничью, а в
играх между командами с номерами одной чётности победила команда в меньшим номером. Если
то
команд имеют
нечётный номер и
команда - чётный, поэтому количество ничьих равно
При
получаем по
команд с номерами
каждой чётности и
ничьих. В обоих случаях полученное число равно
При этом каждые три команды в играх между собой
набрали либо 0, 2 или 4 очка, если имеют номера одной чётности, либо
очка, если две из них имеют номера одной чётности, а третья -
другой.
Замечание. Заметим, что идея примера приходит из двудольного графа, где разная чётность номеров отвечает разным компонентам.
Подставим и получим ответ.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите уравнение
в целых неотрицательных числах.
Источники:
Подсказка 1
Левая часть должна делиться на 7, а еще видно связь между 3^2a и 3^a, что тогда хочется сделать?
Подсказка 2
Хочется заменить 3^a на t и записать табличку остатков на t^2 + t + 2 по модулю 7^l. Тогда какие выводы мы сможем сделать относительно l?
Подсказка 3
l < 2! Остаётся разобрать 2 случая с l) Начнем с l = 0. У нас появляется уравнение относительно a и k, где одно из решений на "маленьких числах" угадывается. Далее попробуем оценить a и доказать, что при a >= 2 решений нет. Как это сделать?
Подсказка 4
При a >= 2 мы можем оценить k и найти остаток от деления на 3 числа 2^k. Теперь мы знаем, какое k, поэтому можем подставить это в изначальное уравнение. Какое уравнение у нас получается и какой вид будет иметь k?
Подсказка 5
k = 2m + 1, тогда мы приходим к уравнению вида 3^a(3^a + 1) = 2(4^m - 1), значит m делится на 3. Теперь мы можем оценить, на что делится 4^m - 1, тем самым сделав выводы о делителях 3^a + 1. Какие?
Подсказка 5
3^a + 1 делится на 7. Осталось лишь оценить a и прийти к противоречию с помощью сравнений по модулю) осталось лишь рассмотреть случай l = 1, что делается теми же идеями, что и случай l = 0)
Если то получим сравнение
где Но это сравнение невозможно ни при каком
(проверку осуществляем с перебора остатков по модулю
Значит,
- 1.
-
В случае
имеем уравнение
Если
то
При
решений нет. Далее считаем
Имеем
и
откуда
для некоторого натурального
Из равенства
следует, что
делится на 3 (иначе правая часть не будет делиться на 9). Тогда
делится на
Следовательно,
делится на 7. Но тогда
так что
Однако
что дает противоречие.
- 2.
-
Рассмотрим случай
При
из уравнения
находим
Пусть далее
и, как следствие,
Имеем
Отсюда следует, что
делится на 7. Это возможно только при условии
Но тогда
что приводит к противоречию.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Андрей, Боря, Вася, Гриша, Денис и Женя после олимпиады собрались в кинотеатр. Они купили билеты на 6 мест подряд в одном ряду. Андрей и Боря хотят сидеть рядом, а Вася и Гриша не хотят. Сколькими способами они могут сесть на свои места с учётом их пожеланий?
Источники:
Подсказка 1
Реализовать условие, когда Андрей и Боря сидят рядом, несложно (посчитаем количество способов рассадки двоих, а затем рассадим остальным). Осталось лишь реализовать условие на то, что Вася и Гриша не сидят рядом... считать варианты, когда они действительно сидят не рядом, с учётом первого условия сложно. Как тогда сделать лучше?
Подсказка 2
Посчитать варианты, когда в обеих парах мальчики сидят рядом! Осталось лишь понять, как прийти к тому, что нас просят в задаче)
Число способов рассадки, когда Андрей и Боря сидят рядом, равно (достаточно объединить их в одного человека двумя
способами). Способов рассадки, при которых и Андрей-Боря, и Вася-Гриша окажутся рядом, равно
Поэтому они могут сесть
способами.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В треугольник вписана окружность
радиуса
которая касается стороны
в точке
На окружности отмечена точка
диаметрально противоположная точке
Прямая
пересекает сторону
в точке
причём
Найдите площадь
треугольника
Источники:
Подсказка 1
Для начала хочется понять: что вообще делать с условием CA + AQ = 1? Перекинуть равенство на один отрезок - так себе идея. Давайте найдём это же равенство в треугольнике еще раз! Например, попробуем доказать, что CB + BQ = 1) Что можно сделать?
Подсказка 2
Если бы треугольники CBQ и CAQ состояли из касательных к окружности, то было бы удобнее разбираться с этим условием...А может быть, есть треугольники, некоторые стороны которых - касательные к вписанной окружности, и они связаны с CBQ и CAQ?
Подсказка 3
Проведите касательную в точке R к вписанной окружности. С помощью точек пересечения к сторонам треугольника получатся два треугольника. И вот они на самом деле подобны каким-то двум другим треугольникам и обладают очень интересным свойством) Останется применить всё, что знаем, и вспомнить формулу S = pr!
Проведём через точку касательную к
пересекающую отрезки
и
в точках
и
соответственно. Пусть
и
—
точки, в которых
касается сторон
и
соответственно.
Заметим, что Прямые
и
параллельны как перпендикуляры к
одному диаметру. Поэтому треугольники
и
а также
и
подобны с коэффициентом
Тогда
откуда
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Известно, что и
Докажите, что
Источники:
Подсказка 1
Если мы бегло посмотрим на условие, то сразу поймем, что приводить к общему знаменателю здесь это очень плохой вариант. В таких случаях бывает полезно оценить каждое слагаемое по отдельности. К тому же мы видим, что они достаточно похожи, возможно, придумав, как оценить одну дробь, мы сразу поймем, как оценить остальные.
Подсказка 2
Давайте внимательно посмотрим на первую дробь. Понятно, что с числителем тут ничего не сделаешь. А вот в знаменателе у нас есть тут целых два квадрата, стоит попытаться выделить полный квадрат. Подумайте, как нам может в этом помочь условие, что a+b+c=1.
Подсказка 3
Давайте в выражении 3a²+b²+2ac представим 3a² как a² + 2a², тогда можно будет вынести общий множитель из 2ac и 2a². Что можно подставить вместо a+c и как при этом будет выглядеть оценка на 3a²+b²+2ac?
Подсказка 4
Если вместо (a+c) подставить (1-b), то после выделения полного квадрата станет понятно, что 3a²+b²+2ac >= 2a. Используя это знание, оцените всю дробь целиком, остальные дроби суммы и саму сумму.
Так как то
Следовательно,
Аналогично
Сложив три полученных неравенства, получим
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Несколько команд провели турнир по футболу, каждая команда сыграла с каждой по разу. За победу начислялось 3 очка, за ничью — 1 очко, за проигрыш очков не давалось. Команда “Бельчата” заняла первое место, набрав больше всего очков, а команда “Метеор” — последнее место, набрав меньше всего очков. Если бы за победу давали не 3 очка, а 2, то наоборот, команда “Метеор” стала бы первой, а команда “Бельчата” — последней. Найдите наименьшее количество команд, которое могло участвовать в таком турнире.
Подсказка 1
Давайте попробуем изучить разницу набранных очков указанных команд до и после изменения системы. Подумайте, насколько много побед нужно одержать команде, чтобы она смогла попасть на первое место?
Подсказка 2
Разница между количеством очков команд на первом и на последнем месте хотя бы 2. А могло ли быть такое, что "Метеор" совсем никого не обыграл?
Подсказка 3
"Метеор" обязательно кого-то обыграет, так как иначе у него будет набрано не более половины всех очков. Можно ли провести аналогичные рассуждения про "Бельчат"?
Подсказка 4
Чтобы уменьшение баллов за победу дало "Бельчатам" попасть на последнее место, у них поражений должно быть больше, чем побед! Тогда давайте проследим, как сильно могли измениться баллы "Метеора"? Сколько и каких игр нужно "Бельчонку", чтобы в любом случае упасть ниже соперников?
Подсказка 5
После пересчёта "Метеор" потеряет хотя бы одно очко, тогда несложно посчитать, сколько же очков должны потерять "Бельчата", чтобы условие выполнилось! Не забудьте построить пример ;)
Оценка: До пересчёта у команды «Бельчата» было хотя бы на 2 очка больше, чем у команды «Метеор», а после пересчёта - хотя бы на 2 очка меньше. Кроме того, чтобы после пересчёта оказаться первой, команда «Метеор» должна иметь хотя бы одну победу. Действительно, в каждом матче разыгрывается 2 очка, поэтому если бы у команды «Метеор» не было побед, то она набрала бы не более половины возможного числа очков и не могла бы стать первой. Аналогично, для того чтобы команда «Бельчата» стала последней, у неё должно быть поражений больше, чем побед. Таким образом, после пересчёта команда «Метеор» потеряет как минимум 1 очко. Следовательно, команда «Бельчата» должна потерять не менее 5 очков, т. е. у неё должно быть не меньше пяти побед и не меньше шести поражений. Поэтому она сыграла как минимум 11 матчей, значит, в турнире участвовало не менее 12 команд.
Пример: Приведён в таблице (первой буквой В обозначен выигрыш, два последних столбца — количество очков до и после пересчета соответственно).
Команда | | | | | | | | | | | | | Сумма 1 | Сумма 2 |
| B | B | B | B | B | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 15 | 10 | |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | | | | 0 | 0 | 1 | 14 | 11 | |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | | | | 0 | 1 | 14 | 11 | |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | | | | 1 | 14 | 11 | |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | | 0 | 0 | | | 1 | 14 | 11 | |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | | | 0 | 0 | | 1 | 14 | 11 | |
| | 0 | | | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 14 | 11 | |
| | 0 | 0 | | | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 14 | 11 | |
| | 0 | 0 | 0 | | | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 14 | 11 | |
| | | 0 | 0 | 0 | | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 14 | 11 | |
| | | | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 14 | 11 | |
| | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 13 | 12 | |
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите уравнение
в натуральных числах.
Источники:
Подсказка 1
Мы видим, что в уравнении все коэффициенты равны 1. Это наводит нас на мысль о том, что надо искать связь между x и y. У нас есть удобное слагаемое y, поэтому разумно оставить его и попытаться пораскладывать остальные слагаемые...
Подсказка 2
Мы видим, что можно вынести y² за скобку. Тогда получится, что x⁴-y²(x-1)=y. Если отнять от обеих частей 1, можно получить, что (x-1)(x³+x²+x+1-y²)=y-1. Пускай x≠1, тогда y-1 делится на x-1, т.e. y=k(x-1)+1. Теперь можно подставить вместо y k(x-1)+1 и посмотреть, что получится...
Подсказка 3
После подстановки и сокращения на (x-1) можно заметить, что наше равенство имеет вид k-3=(x-1)(...). Тогда k=m(x-1)+3 или m=(k-3)/(x-1). Вспоминаем, что k=(y-1)/(x-1) и получаем, что m=(y-3x+2)/(x-1)². Кажется, что от делимости мы уже ничего не получим. Может тогда попробовать метод оценки...
Подсказка 4
Попробуйте понять, бывает ли целое число m больше или равно 1...
Подсказка 5
Пускай m≥1.Тогда y≥x²+x-1 ⇒ x⁴=(x-1)y²+y≥x⁵+x⁴-3x³+4x-2, что неверно при x>1. Получается, что m<1 ⇔ m≤0. Тогда k может принимать значения 1, 2 или 3. Проверьте эти значения и не забудьте рассмотреть случай x=1!
Уравнение равносильно
Если то
запишем эту пару
в ответ.
Теперь рассмотрим Тогда
это натуральное число и на него делится левая часть уравнения
А значит, для некоторого натурального числа
После подстановки и сокращения на получим уравнение:
Если снова посмотреть по модулю то есть разделить в столбик левую часть на натуральное число
, то окажется, что
число
должно быть целым.
Более того, поскольку это равносильно неравенству
которое верно при
Действительно, если то
что невозможно
при
Таким образом, а значит,
При уравнение
принимает вид
что невозможно для
Если то число
будет целым только при
однако пара
не удовлетворяет уравнению
При уравнение
переписывается в виде
Отсюда находим, что
и затем