Задача 1
ZMS
Зимни математически състезания
356 задачи от базата, подредени за бързо решаване по година или клас. Показаните източници са тези, записани към самите задачи.
19 години5 класаИма видими липси
Избрана година
2018
9
4 задачиПълен запис
Задача 2
Условие
В неравнобедрен остроъгълен триъгълник е построена ъглополовящата на . Точките и са среди съответно на страните и , а точка е допирната точка на вписаната в окръжност и страната . Описаната окръжност около пресича в точка . Ако е среда на , да се намери отношението .Решение
Първи начин. Да означим средата на дъгата , която не съдържа точката с . Тогава и (понеже като връхни, и по условие). Следователно , където е допирната точка на вписаната окръжност със страната . Тъй като , то , откъдето . От известния факт, че следва, че , т. е. е среда на . Понеже е средна отсечка в , то и аналогично . Следователно , т. е. е център на описаната окръжност за . Тогава е диаметър в тази окръжност и . От тук и от следва, че , т. е. . Втори начин. От свойството на ъглополовящата следва, че , откъдето намираме и . Тъй като , то е еквивалентно на . След заместване със съответните изрази, получаваме и тъй като триъгълникът не е равнобедрен, намираме . Тогава и . Това означава, че и са равнобедрени и ъглополовящите и са симетрали на отсечките и . Следователно е център на описаната окръжност на , т. е. . От свойството на ъглополовящата в следва, че . Сега от и следва, че , т. е. . (6 точки) Първи начин: 1 т. за , 2 т. за и извод т. за т. за - център на описаната около окръжност, 1 т. за довършване. Втори начин: 2 т. за т. за доказване, че е център на описаната окръжност на т. за т. за получаване на отговора.Задача 3
Условие
За всяко естествено число подреждаме естествените му делители по големина: . Нека Възможно ли е: а) ; б)Решение
Нека . Тъй като , получаваме уравнението . Тъй като , заключаваме, че е делител на . a) Тъй като каноничното разлагане на 2018 е , от горното следва, че , 1009 или 2018, т. е. или 2017. За получаваме съответно и 2018, като и трите не водят до решение, т. е. е невъзможно. б) Тъй като каноничното разлагане на 2019 е , имаме или 2019, т. е. или 2018. Лесно се проверява, че при имаме , което дава решение на уравнението и значи отговорът е положителен. (7 точки) 2 т. за доказване на т. за получаване на уравнението , по 2 т. за всеки от случаите и .Задача 4
Условие
Дадено е естествено число . Естествените числа са такива, че числата са две по две различни. Да се намери най-малката възможна стойност наРешение
За всяко да означим и . Тогава Тъй като числата са различни, то и . Ако за някое имаме , ще получим и следователно , противоречие. От и следва, че . Пресмятаме: Следователно За числата имаме, че сборовете са различни. Следователно От (1) и (2) следва, че . ( 7 точки) 4 т. за оценката т. за пример, от който следва .10
4 задачиЗадача 1
Условие
Даден е триъгълник и ъглополовяща . Окръжност през и пресича правата и описаната около окръжност за втори път съответно в точки и , като е между и , а е върху дъгата , несъдържаща . Аналогично, втора окръжност през и пресича правата и за втори път съответно в точки и , като е между и , а е върху дъгата , несъдържаща . Да се докаже, че точките , и лежат на една окръжност.Решение
Нека е ъглополовяща на . Нека е средата на дъгата , несъдържаща . Тогава лежи на правата и имаме и , откъдетот. е. точките и лежат на една права. Аналогично се вижда, че и лежат на една права. Сега от следва, че точките и лежат на една окръжност. Забележка. Вярно е и обратното твърдениеако и лежат на една окръжност, то е ъглополовяща. Нека и лежат на една окръжност. Тогава правите , и се пресичат в една точка, защото са общи хорди на окръжностите, описани около и . Както по-горе получаваме и следователно , т. е. лежи върху . Сега от следва, че , т. е. е ъглополовяща на . : (6 точки) 1 т. за въвеждане на средата на дъгата т. за доказване на двете колинеарности, 2 т. за довършване.Задача 2
Условие
Да се определи за кои стойности на реалния параметър , уравнениетоима единствено решение.Решение
Дефиниционната област на уравнението е и тя е непразно множество за . Ясно е, че за , всяко е решение. Ще разглеждаме даденото уравнение за и . Пренаписвайки го като и повдигайки на квадрат, получаваме и замествайки в (1), получаваме След повдигане на квадрат на (2) (или на (3)) имаме, че Преобразуванията на (1) до (4) са еквивалентни за от дефиниционата област и за . Така даденото уравнение има единствено решение тогава и само тогава, когато уравнението (4) има единствено решение, ако и . Уравнението (4) има решение, ако , т. е. за и то ще е единствено за и , само ако и 1 са между корените му, т. е. за Остава да видим за кои решението на уравнението (4), за което и , принадлежи на дефиниционната област. Тъй като то трябва и двата корена на уравнението (4) да се съдържат в интервалите от дефиниционната област, което е еквивалентно на неравенствата които са изпълнени за всяко . Окончателно, даденото уравнение има единствено решение за . : (6 точки) 1 т. за получаване на уравнение с един радикал, 1 т. за получаване на квадратното уравнение (4), 2 т. за описание на условията за единствен корен, 2 т. за изследването им.Задача 3
Условие
Да се намерят всички естествени числа , които са точна степен (възможно първа) на просто число и такива, че дели числото . Със се означава сумата от естествените делители на , а с - броят на естествените числа, по-малки от и взаимнопрости с .Решение
Нека , където е просто, а е естествено число. Тъй като и , условието се записва във вида Тъй като , от (1) следва, че . Ако , то , откъдето , което е възможно само при и . В тези два случая получаваме съответно и 160, за които лесно се вижда, че не се делят на числа от вида за и 3 и . При имаме , откъдето , т. е. . Последното е еквивалентно на , което е възможно само ако . Директна проверка на и 5 води до решението . При имаме , откъдето , т. е. (което очевидно е невъзможно) или . Последното дава решение . При имаме , откъдето , т. е. . : (7 точки) 2 т. за редуциране на сравнението до трета степен; 2 т. за случая , по 1 т. за случаите и 1 (последните два могат да се разглеждат директно от (1)).Задача 4
Условие
Нека е естествено число. Пермутация ( ) на числата се нарича добра, ако за всяко . Да се намерят всички стойности на , за които броят на добрите пермутации е нечетен.Решение
Отговор: или . Ще разгледаме общия случай (т. е. с вместо 2018). Ще докажем, че броят на добрите пермутации е нечетен точно когато дели или . Да отбележим първо, че ако една пермутация е добра, то и обратната и е такава. Следователно остава да се интересуваме от четността на добрите пермутации, които съвпадат с обратните си (ще ги наричаме инволюции). Общият брой на инволюциите е нечетен само при и (защото е равен на ! минус броя на пермутациите, които не са инволюции). Ако всяка пермутация е добра и броят им е четно число. Нека и да разгледаме добрите инволюции в зависимост от действието (ограничението им) върху множествата . За всеки клас с фиксирано действие върху действието върху също е фиксирано. Ако е ограничението на тези инволюции върху , то е равно на броя на инволюциите в . Следователно може да е нечетно само ако последният брой е нечетен, т. е. равен на 1. Следователно в нашата цяла добра инволюция имаме за . Горното свежда задачата от към . За да финишираме в нечетен брой, трябва накрая да е равно на 0 или 1 ( е броят на редукциите), т. е. дели или . При получаваме , т. е. или , т. е. . : (7 точки) 1 т. за разглеждане на всяка пермутация заедно с обратната ѝ, 1 т. за съображението, че броят на инволюциите е нечетен само при и 1, 4 т. за свеждане на задачата от към т. за довършване.11
4 задачиЗадача 1
Условие
Да се реши уравнениетоРешение
Полагаме и получаваме уравнението като . Преобразуваме това уравнение до където полагаме и получаваме . Последното уравнение има корени и 1. Първият и третият не дават решение на задачата, а от втория получаваме . Замествайки обратно с , получаваме окончателно . : (6 точки) 3 т. за получаване на уравнение относно т. за решаването му, 2 т. за довършване.Задача 2
Условие
Нека е медиана в неравностранния триъгълник , точката е център на описаната около него окръжност и точката е медицентър на триъгълника . Да се докаже, че тогава и само тогава, когато .Решение
Първи начин. Нека и са средите на страните и , съответно, а точката е пресечната точка на и . Ясно е, че и и точката е ортоцентър на триъгълника . Нека пресечната точка на и е . Точката е среда на отсечката , т. е. е медиана за триъгълника ( е успоредник). Имаме, че тогава и само тогава, когато точката е ортоцентър на триъгълника . Последното е еквивалентно на или на . Това е вярно тогава и само тогава, когато или когато точката е медицентър на триъгълника . Така е изпълнено, само ако медицентърът на триъгълника лежи на височината му или когато , което е еквивалентно на . Втори начин. Нека в правоъгълна координатна система с единични вектори и върховете на триъгълника са и . Тогава и , откъдето . Освен това . Следователно откъдето . : (6 точки) 1 точка за точки за е ортоцентър на точки за медицентър на точки това, че лежи и 1 точка за .Задача 3
Условие
Нека е естествено число и е низ от нули и единици с дължина . a) Да се докаже, че броят на низовете от нули и единици, с дължина , съдържащи като подниз, не зависи от б) Да се намери най-малкото , за което броят от а) е по-голям от 2018. (Казваме, че е подниз на , ако може да се получи от чрез изтриване на символи на .Решение
а) Нека е цяло число. Да означим с множеството от низовете, получени от низа с вмъкване на символа. Ще докажем индукция по и , че мощността на не зависи от . Очевидно имаме и , когато (т. е. е празният низ). Сега, ако допуснем, че твърдението е вярно за всички низове с дължина до и всички , както и за всички низове с дължина и всички числа до , желаното следва от факта, че е обединение на множествата и , където , ако . Действително, тъй като двете множества са непресичащи се, имаме и събираемите отдясно не зависят от по индукционно предположение. б) Тъй като броят на низовете с единици и нули, , имаме(нулите са на брой). В нашата задача и следователно търсим най-малкото , за което Лявата страна е строго растяща и директно се вижда, че . : ( 7 точки) 2 т. за намиране на рекурентната връзка, 2 т. за завършване на а), 2 т. за намиране на формула за броя на низовете с дължина т. за намиране на .Задача 4
Условие
Първоначално естествените числа са написани в редицата Последователно изтриваме от редицата първите 4 числа и тяхната сума. Числата, които получаваме като суми, записваме в нова редица: . Да се докаже, че в новата редица има безбройно много числа, които се делят на 2018.Решение
Да означим новата редица с . Ще докажем по индукция, че от множеството , сме задраскали като суми , където и Твърдението е вярно за . Нека е вярно за . Ще го докажем за . От индукционното предположение имаме, че за от числата , сме задраскали като сума, а останалите по четворки, на които сме търсили сумата. Освен това, първите, вторите и последните 4 числа ни дават сумите и . От числата и едното е , а сумата на останалите е . Следователно от получаваме като суми само числа от вида , където или 0, а или 11, съответно. Нека . Тогава , където , а се определя от . За и . С това твърдението е доказано. От следва, че се случва при , т. е. при . : (7 точки) 5 точки за формулата за и 2 точки за довършване на задачата12
3 задачиЗадача 1
Условие
Съществуват ли реални числа и , за коитоРешение
Ако и , то (1) . При имаме, че (2) . Съществува единствено , за което . Тогава . Понеже , лесно намираме, че (3) . Оттук (4) (последното следва след повдигане на квадрат) и значи отговорът е не. : (6 точки) 2 т. за (1), 1 т. за (2), 2 т. за (3) и 1 т. за (4).Задача 2
Условие
Нека е изпъкнал четириъгълник, за който Да се докаже, че той е вписан в окръжност.Решение
Да означим с пресечната точка на лъча и описаната окръжност около . Нека са дължините на перпендикулярите от към съответните страни на . Полагаме Имаме, че където . Очевидно ако лежи във вътрешността (външността ) на . Следователно (3) , ако , и (4) , ако . От друга страна, ако , то (5) съгласно теоремата на Птолемей. Значи само когато . : (6 точки) По 1 т. за (1), (2), (3), (4) и 2 т. за (5).Задача 3