ДВИ в МГУ - задания по годам → .11 ДВИ 2020
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите неравенство:
Источники:
Подсказка 1
Сначала, конечно же, находим ОДЗ! Но, заметим, что основания двух логарифмов разные, и при этом каждый из них содержит x. Что можно сделать, чтобы было удобнее работать с x?
Подсказка 2
Да, по свойству логарифмов мы можем перевернуть каждый из них и x перейдет в аргумент! Что будем делать дальше, чтобы получить какое-то хорошее неравенство, где например, можно было бы сделать замену?
Подсказка 3
Конечно, давайте распишем каждый из логарифмов таким образом: logₐ(xy) = logₐx + logₐy. Дальше давайте просто сделаем замену вида: t = logₐx, решим неравенство и пересечём ответ с ОДЗ!
Найдём ОДЗ: . Далее перевернём логарифмы и используем свойства логарифмов:
Заменим на
и получим дробно-рациональное неравенство:
Теперь сделаем обратную замену и получим:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите все положительные значения параметра , при которых уравнение
имеет ровно одно решение (относительно .
Источники:
Подсказка 1
Посмотрите внимательно на уравнение – тут сумма двух очень похожих друг на друга логарифмов, при этом требуется ровно одно решение – это может навести на мысль использовать соображения симметрии
Подсказка 2
Выражение симметрично относительно замены х на -х! Значит, нечетное число корней (в частности, один корень) может быть только в том случае, когда х = 0 – решение, таким образом Вы можете найти те значениях а, при которых это условие выполняется, остается только проверить: правда ли при конкретной ашке корень будет только один
Заметим, что выражение симметрично относительно замены (логарифмы меняются местами), откуда единственным решением
может быть только
(иначе число решений чётно). А
является решением при
Поскольку по условию, то отпадает
. Проверим, есть ли решения кроме
, при
:
При замене мы получаем уравнение
, которое выполняется только при
, то есть
. Так
что решение только
Заметим, что
не противоречит ОДЗ уравнения. Действительно, при подстановке получаем
и
что удовлетворяет ОДЗ.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите все значения параметра , при каждом из которых уравнение
имеет ровно одно решение (относительно ).
Источники:
Подсказка 1
Пусть у нас есть какое-то решение (x₀, y₀), можем ли мы утверждать, что есть ещё какое-то решение?
Подсказка 2
Если (x₀, y₀) — решение, то (y₀, x₀) — тоже решение! С учётом этого, что можно сказать о количестве решений? В каком единственном случае их может быть нечётное количество?
Подсказка 3
Получается, необходимо, чтобы выполнялось равенство х = у. Подставьте это в исходное уравнение и решите получившееся уравнение относительно х. Каким должно быть а, чтобы это решение было единственным?
Подсказка 4
Пока что мы не можем говорить, что при найденных значениях параметра а исходное уравнение тоже имеет единственное решение. Стоит подставить и проверить это!
Подсказка 5
Попробуйте разбить на слагаемые выражение так, чтобы каждое из них точно было неотрицательным! Тогда мы с лёгкостью сможем определить решения.
Если пара — решение, то и пара
— также решение. Стало быть, единственное решение обязано иметь вид
. Тогда
, то есть
, откуда
Если , то
, так что решений больше одного. При
решенений нет, поскольку вторая скобка всегда положительна.
Чтобы решение было единственным, необходимо
. Тогда исходное уравнение принимает вид
Левая часть равна . Каждое из слагаемых неотрицательно и строго больше нуля при ненулевых
переменных, стало быть, решение имеет вид
и оно, действительно, единственное.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На сторонах и
треугольника
отмечены точки
и
соответственно. Точки
лежат на одной окружности.
Найдите радиус окружности, описанной около треугольника
, если известно, что
и что радиус окружности,
описанной около треугольника
, равен
Источники:
Подсказка 1
Нам не дано никаких длин сторон, что явно намекает на необходимость использовать подобия и(или) теорему синусов! Значит, будем в первую очередь работать с углами: какие равенства можно вывести из вписанности четырёхугольника СEDB? Отметьте углы, опирающиеся на одну дугу.
Подсказка 2
Подобными △ABC и △ADC, похоже, не являются. Значит, будем искать связь для теоремы синусов! Удобно взять их общую сторону АС и попытаться установить связь между синусами ∠ADC и ∠ABC.
Подсказка 3
Работая с равенствами и суммой углов треугольника, можно сделать вывод о том, что ∠ABC = 180° - ∠ADC. Тогда что мы можем сказать об их синусах?) Осталось применить теорему синусов и записать ответ!
Из условия и из равенства вписанных углов получаем
Стало быть, , откуда видим, что радиусы окружностей, описанных около
и
,
равны по теореме синусов.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Окружность, проходящая через вершины и
прямоугольника
, пересекает сторону
в точке
, а диагональ
– в точке
. Найдите площадь четырёхугольника
, если
, а точки
лежат на одной
прямой.
Источники:
Подсказка 1
Поскольку ABEF не является какой-нибудь "удобной" фигурой, её площадь удобнее всего искать как разность площадей знакомых нам фигур: например, △ABC и △CFE. Для этого нам понадобятся ещё длины сторон. Будем их искать!
Подсказка 2
Какие свойства вписанного четырёхугольника вы помните? Сделайте вывод об ∠АFE, пользуясь вписанностью ABEF. Отметьте всевозможные равные углы и обратите внимание на прямоугольные треугольники в нашей конструкции — что можно про них сказать?
Подсказка 3
Поработайте с подобием прямоугольных треугольников: зная отношение катетов и гипотенузу, длина которой дана в условии, Вы можете отыскать и сами эти катеты (Пифагор в помощь!). Останется лишь дважды применить формулу площади прямоугольного треугольника и задача убита!
Поскольку четырёхугольник вписан в окружность, угол
прямой. Следовательно, треугольники
,
,
подобны. Поскольку
,
, то
. Из подобия
, откуда
. По теореме
Пифагора для
,
, откуда
и из теоремы Пифагора для
получаем
. Стало быть, площадь
Далее, из того же подобия следует, что
. Стало быть,
Тогда площадь
четырёхугольника
равна
.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Произведение оснований трапеции равно 18. Найдите периметр трапеции, если известно, что в неё вписана окружность, а диагонали делят среднюю линию на три равные части.
Источники:
Подсказка 1
Рассмотрите одну из диагоналей трапеции и среднюю линию. Будем работать с треугольником образованным диагональю трапеции, боковой стороной имеющей с этой диагональю общую вершину и одним из оснований: чем является часть средней линии трапеции заключенная внутри этого треугольника?
Подсказка 2
Мы знаем, что средняя линия треугольника составляет известную часть от средней линии трапеции (а значит, нам известно, в каком отношении делятся средние линии треугольников, на которые рассматриваемая нами диагональ делит трапецию), и она же равна половине основания. Длина средней линии трапеции также выражается через длины оснований — запишите соответствующее уравнение и сделайте вывод об отношении оснований трапеции! Теперь, зная ещё их произведение, Вы можете найти длины оснований трапеции.
Подсказка 3
Длины оснований мы знаем, но не хватает боковых сторон... Но не зря же нам сказано о существовании вписанной в эту трапецию окружности. Вспомните, какой факт нужно использовать, чтобы определить сумму боковых сторон. Теперь мы знаем всё, что нужно для нахождения периметра!
Рассмотрим одну из диагоналей. Она делит трапецию на два треугольника, средние линии которых относятся как 2:1. Стало быть,
одно из оснований трапеции в два раза больше другого. Поскольку их произведение равно 18, эти основания равны 6 и
3. Поскольку в трапецию вписана окружность, сумма боковых сторон равна сумме оснований, то есть периметр равен
18
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Дана треугольная призма с основанием
и боковыми рёбрами
. На диагоналях
отмечены точки
соответственно. Найдите отношение, в котором плоскость
делит отрезок
, если
,
Источники:
Подсказка 1
Надо как-то разобраться с плоскостью DEF и отрезком AA'. Для этого можно, например, отыскать какую-нибудь плоскость, в которой будут две точки нашей плоскости DEF и отрезок AA'. Потенциально это могут быть плоскости ABB'A' и ACC'A', в которых есть по одной точке из плоскости DEF. Как бы нам найти еще какую-нибудь точку?
Подсказка 2
Грани нашей призмы являются параллелограммами, поэтому D- не только середина AB', но и A'B. Стало быть точка D лежит еще и в плоскости BA'C', в которой лежит еще и точка E. Тогда если провести прямую ED, она пересечет луч C'A' в какой-то точке P. Ураааа! Вторая точка найдена. Осталось только понять в каком отношении FP делит A'A. Для начала поймите, как относятся PA' и A'C'...
Подсказка 3
С помощью теоремы Менелая вы легко убедились, что PA'=A'C'. У нас осталась совсем простая задачка: В параллелограмме ACA'P точка F делит A'C в отношении 3:1, а нужно найти как PF делит AA'.
Подсказка 4
Если вы еще не решили ее, то советую продлить отрезок PF до пересечения с AC в точке Q и посмотреть, как относятся PA' и AQ.
Точки и
лежат в плоскости
. Обозначим через
точку пересечения прямой
с прямой
.
Из того, что , следует, что
. Обозначим через
точку пересечения прямой
с
прямой
. Из того, что
и
, следует, что
. Обозначая через
точку пересечения прямой
с прямой
, получаем
. Стало быть,
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
В основании четырёхугольной пирамиды лежит параллелограмм
. На ребре
отмечена точка
, так что
. На ребре
отмечена точка
, так что
. Найдите отношение, в котором плоскость
делит объём
пирамиды.
Источники:
Подсказка 1
Попробуем как-то воспользоваться данными в условии отношениями…быть может, сделаем такое дополнительное построение, чтобы указанные в условии отрезки были в подобных треугольниках?
Подсказка 2
Проведите через точки B, C, D прямые, параллельные AS, и отметьте их точки пересечения B’, C’, D’ соответственно с плоскостью AEF. Что можно сказать о B’B, C’C, D’D?
Подсказка 3
B’B = 1/2 AC, D’D = 2AS, C’C = 5/2AS. Давайте теперь подумаем, как нам было бы удобнее считать объём? Быть может, разбить нашу пирамиду на несколько частей поменьше?
Подсказка 4
Выразите объем пирамиды через объемы ABDS и BCDS
Проведём через точки соответственно прямые
, параллельные
. Обозначим через
соответственно точки
пересечения плоскости
с прямыми
,
.
Тогда , откуда
. Пусть
точка пересечения плоскости
с
. Тогда
.
Далее,
Стало быть, искомое отношение равно
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Дан тетраэдр . Известно, что
и
. Найдите косинус угла между рёбрами
и
Источники:
Подсказка 1
Какие способы поиска угла между скрещивающимися прямыми нам в принципе известны? В первую очередь хочется подумать о проведении прямой параллельной одной из них через точку на второй прямой. Будем рассматривать плоскость, проходящую через BC параллельно AD.
Подсказка 2
Чтобы построить искомый угол, ортогонально спроецируем точку А на построенную плоскость. Пусть получена точка А'. Рассмотрим отрезок MN, где N — cередина AD, M — середина ВС. Данных нам равенств отрезков достаточно, чтобы доказать, что он является общим перпендикуляром прямых AD и BC. Тогда какой угол будет искомым?)
Подсказка 3
Искомый угол ∠A'MB. Знание об общем перпендикуляре сразу же помогает нам найти А'М. Но чего-то ещё не хватает... Попробуем построить тут прямоугольный треугольник, чтобы легче было выражать угол! АА' перпендикуляр. Проведём из точки А наклонную АН такую что, точка Н лежит на ВС и АН ⊥ ВС. Тогда теорема о трёх перпендикулярах поможет нам увидеть △А'НМ с прямым углом Н, известной гипотенузой А'М и острым углом, чей косинус так хочется узнать!
Подсказка 4
Наклонная АН будет по сути высотой в треугольнике △АВС. При всех известных сторонах нетрудной найти АН и ВН. Отсюда один шаг до катета МН. Подставьте все нужные длины и получите косинус искомого угла!
Рассмотрим треугольник . Высота, опущенная из вершины
, равна 4 , следовательно, высота
, опущенная из вершины
,
равна 24/5. Отсюда получаем
. Пусть
— середина
. Тогда
Пусть — середина
. Тогда
и, стало быть,
. Аналогично
.
Рассмотрим плоскость, содержащую и параллельную
. Спроецируем ортогонально на эту плоскость точки
и
.
Полученные точки обозначим
и
. Точка
при этом проецируется в точку
. Стало быть, искомый угол равен
.
Из прямоугольного треугольника получаем
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Дана геометрическая прогрессия. Её четвёртый член равен 5, а член с номером 54 равен 160 . Найдите член этой прогрессии с номером 64 .
Источники:
Подсказка 1
Давайте введем переменную для первого члена прогрессии и для частного двух соседних членов. Составьте с ними уравнения согласно условиям задачи и выражение для нахождения. Что теперь необходимо найти, чтобы определить ответ на вопрос?
Подсказка 2
Конечно, достаточно найти каждую из переменных (и это вполне реально сделать!). Но можно действовать и чуть хитрее: нам известны 2 члена прогрессии, а нужно найти 3ий, который на известном “расстоянии” от них. Тогда достаточно найти частное соседних членов в нужной степени и домножить на него известное число!
Пусть – знаменатель прогрессии,
– первый член, тогда
. По условию
откуда
Тогда
320
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Числа образуют арифметическую прогрессию. Известно, что сумма первых десяти членов этой прогрессии равна 9, а
сумма последних десяти членов равна 11. Найдите сумму
.
Источники:
Подсказка 1
Давайте введем переменную для первого члена прогрессии и для разности двух соседних членов. Составьте с ними уравнения согласно условиям задачи и выражение для нахождения. Что теперь необходимо найти, чтобы определить ответ на вопрос?
Подсказка 2
Конечно, достаточно найти каждую из переменных (и это вполне реально сделать!). Но можно действовать и чуть хитрее: посмотрите, на сколько отличаются сумма, которую найти нужно и известные суммы. Тогда достаточно найти чему равно соответствующее выражение и прибавить его значение к известной сумме (или вычесть из известной) и задачка будет убита!
Пусть – разность прогрессии,
– первый член, тогда
. Из условия получаем
Откуда
а значит,
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите сумму всех натуральных чисел, не превосходящих 105, которые делятся на 3, но не делятся на 5.
Источники:
Подсказка 1
Подумайте о том, как мы можем описать сумму всех чисел, которые делятся на 3 и не делятся при этом на 5. Можем ли мы ее представить в виде какой-то разности?
Подсказка 2
Верно! Мы можем найти сумму всех чисел с нашего промежутка, которые делятся на 3 и потом вычесть сумму всех чисел, которые делятся и на 3 и на 5! А каждую из этих сумм легко посчитать при помощи формулы арифметической прогрессии!
Сначала возьмём все числа, кратные — это
. Их будет 35, а их сумма
Теперь уберём из них числа, кратные 5, тогда это будут не превосходящие 105 числа, которые делятся на , с суммой
В итоге получаем
1470
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите уравнение
Источники:
Подсказка 1
У нас есть произведения синусов на косинусы. Давайте применим соответствующую формулу!
Подсказка 2
Супер! Теперь уничтожаем одинаковые слагаемые и смотрим, как расправиться с остальными. Обратите внимание на то, что один из полученных углов вдвое больше другого!
Подсказка 3
После того, как воспользуетесь формулой синуса двойного угла, получаем почти что обычное уравнение, которое мы прекрасно умеем решать! Выносим общий множитель за скобки и уничтожаем задачу!
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите все пары положительных чисел , удовлетворяющих уравнению
Источники:
Подсказка 1
У нас переменные стоят как в основаниях логарифмов, так и в аргументе — работать с этим не очень удобно, поэтому давайте облегчим себе задачу: применим формулу перехода к новому основанию, чтобы логарифмы стали натуральными и перемножим имеющуюся пропорцию крест-накрест.
Подсказка 2
Воспользуйтесь монотонностью логарифмов и попробуйте поработать с аргументами. Мы хотим доказать, что каждый множитель слева больше или равен одному из множителей в правой части. В каком случае тогда возможно равенство произведений?)
Подсказка 3
Итак, у нас либо есть парочка логарифмов равных нолю, либо два неравенства обращаются в равенства! Рассмотрите каждый из этих случаев и сделайте выводы.
Можно использовать неравенство о средних, а можно раскрыть скобки в полном квадрате, чтобы получить неравенство:
Аналогично
Получается, что в левой части у логарифма основание не больше аргумента, а в правой части основание не меньше аргумента. При этом
на ОДЗ ( которое можно задать условием ) основания и аргументы логарифмов строго больше единицы. Поэтому логарифмы по
такому основанию тем больше, чем больше аргумент. Так что
Уравнение верно тогда и только тогда, когда в двух местах неравенство обращается в равенство. Вспомним (из того, откуда эти
неравенства взялись), что это равносильно обращению полных квадратов в ноль. В итоге получаем
так что
или
. С учётом ОДЗ пишем ответ.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Известно, что
Найдите
Источники:
Подсказка 1
Вспомните, как мы вычисляем значение функции при конкретном значении переменной и найдите ответ!
Первое решение.
Подставим и упростим полученное выражение, приведя к общему знаменателю
Второе решение.
Преобразуем функцию
Подставим :
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите неравенство:
Неравенство определено, когда подкоренное выражение неотрицательно:
Делаем замену :
Возвращаемся к исходной переменной:
Преобразуем исходное уравнение в равносильную совокупность
Раскроем скобки и приведем подобные
С учетом ОДЗ получаем ответ