Тема . Физтех - задания по годам

Физтех до 2010 и вступительные на Физтех

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела физтех - задания по годам
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#79126

Числа − sin x,4sin x⋅ctg2x,cosx  являются членами арифметической прогрессии с номерами k,k+ 1,k +2  соответственно. Найти все значения x  и k,  если седьмой член этой прогрессии равен 1
5.

Источники: Вступительные в МФТИ - 1991 (см. olymp-online.mipt.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Три подряд идущих члена арифметической прогрессии... Конечно же, сразу хочется переписать это условие в виде уравнения с тремя данными в условии функциями. Далее, естественно будет это уравнение преобразовать к более приятному виду!

Подсказка 2

Если Вы всё правильно сделали, то должно было получиться 2 значения для ctg(x) — 1 и -4/3. Случай ctg(x) = 1 рассматривается просто, а со вторым нужно быть повнимательнее.

Подсказка 3

План рассмотрения случая ctg(x)=-4/3. Нам нужно выписать 2 серии решений (рассматриваем далее каждую по отдельности), для них выразить все нужные тригонометрические функции и подставить всё в условие для 7-го члена арифметической прогрессии. Отсюда и находятся значения x и k!

Показать ответ и решение

Из условия задачи получаем уравнение

                                 cos2x
8 sinx⋅ctg2x= cosx− sinx  ⇐⇒   8sinx⋅ sin2x = cosx − sin x

  cos2x
4⋅-cosx-= cosx − sinx ⇐ ⇒   4cos2x= cos2x− cosx sinx

3cos2x +cosxsinx − 4sin2x =0 ⇐ ⇒  3ctgx+ ctgx− 4= 0

Из последнего уравнения получаем:

[
  ctgx =1 4
  ctgx =− 3

Случай 1            π          π
ctgx= 1, x= 4 +πn, 2x = 2 + 2πn, n∈ ℤ.  Видно, что в этом случае прогрессия имеет вид либо   √2   √2-
− 2 ; 0; 2 ,  либо √2-    √2-
 2 ; 0; − 2 .

Пусть для данных значений x  существует искомое k,  указанное в условии задачи. Тогда получаем соотношения:

   {  √-}
d∈  ± -2- — разность прогрессии
      2

ak+1 = a1+ dk= 0

Отсюда           { √2   }
a1 = −d, k∈ ∓ 2 ⋅k .  Теперь из условия, что седьмой член прогрессии равен 1
5,  получаем соотношение

            1
a7 = a1+ 6d = 5

Отсюда вытекает противоречие с иррациональностью числа √-
 2.  . Значит, в случае 1  не существует искомых значений x  и k.

Случай 2 ctgx= − 43.  Выделим две серии решений этого уравнения

(a)        (   )
x= arcctg − 43 +2πn

(b)            (  )
x= π+ arcctg − 43 +2πn, n ∈ℤ

В случае (a) sinx= 35, cosx= − 45.  Тогда ctg2x= −274,  и прогрессия имеет вид − 35; − 710; − 45.  Разность равна d =− 110.  Далее

ak+1 = a1+dk= − 7-,
               10

Отсюда a1 = −dk− 710-= k1−07.

Теперь из условия, что седьмой член прогрессии равен 1,
5  получаем соотношение

a7 = a1+ 6d = 1 ⇐⇒   k−-7− -6= 1  =⇒   k= 15
            4        10   10  5

Итак, получаем первое решение задачи:

            (    (   )        )
(x,k)= (x,k)=  arcctg − 4  +2πn, 15
                    3

В случае (a) sinx= − 3, cosx= 4.
      5       5  Тогда ctg2x= −-7,
       24  и прогрессия имеет вид 3; 7-; 4.
5 10 5  Разность равна d= -1.
   10  Далее

             7
ak+1 =a1+ dk= 10,

Отсюда          7   −k+7
a1 = −dk+ 10-=-10-.

Теперь из условия, что седьмой член прогрессии равен 1
5,  получаем соотношение

           1       − k+7   6   1
a7 =a1+ 6d= 4  ⇐⇒   --10- + 10 = 5 =⇒   k= 11

Итак, получаем второе решение задачи:

      (        (  4)       )
(x,k)=  π +arcctg − 3 + 2πn, 11
Ответ:

 (x,k)∈ {(arcctg(− 4) + 2πn, 15) ,( π+ arcctg(− 4) +2πn, 11)}, n ∈ℤ
               3                       3

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!