Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Кіровоград олімпіади

.pdf
Скачиваний:
253
Добавлен:
08.06.2015
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

2.

Нехай точки

 

A0 , B0 , C0

, D0 – середини відрізків AA1 , BB1 , CC1 , DD1

відповідно (мал. 101). Розглянемо вектори

 

 

 

 

та

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A0 B0

D0C0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

+

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

+

 

 

 

 

+

 

 

 

,

 

 

 

 

=

 

 

 

 

+

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

AB

A1B1

 

 

A B

A A

AB

BB

A B

A A

A B

B B

A B

0

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

0

1

 

 

 

 

1

1

 

 

1

0

 

 

 

0

0

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DC

+

D1C1

 

 

 

D0C0 = D0D1 + D1C1 + D1C0 , D0C0 = D0D + DC + CC0

 

D0C0

=

 

 

 

 

2

 

 

 

 

Оскільки

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

. Тому A0 B0C0 D0

 

 

 

 

 

 

 

AB

DC

,

A1B1

D1C1

, то

A0 B0

D0C0

– паралелограм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мал. 101

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Спочатку перетворимо ліву частину рівняння:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x4 + 1

 

 

=

(x4 + 2x2 + 1) − 2x2

=

x2 + 1

−

2x

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x(x2 + 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x(x2 + 1)

 

 

x

 

x2 + 1

 

 

 

 

Далі,

зробивши заміну

 

x2 + 1

= y , отримаємо рівняння

y −

2

 

=

41

,

коренями

 

 

x

 

 

 

y

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

якого є числа − 3

і 10

. Повернувшись до підстановки,

знаходимо

x = 1 та

x = 3 .

5

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

4.

 

Нерівність

рівносильна

очевидній

 

 

нерівності

(a2 − 2b2 + 1)2 + (2a − b)2 ≥ 0.

5.

Виділимо у таблиці в кутку квадрат

2× 2 , що

містить пофарбовану клітинку. В ньому за допомогою перефарбувань рядків чи стовпців неможна усі клітинки зробити білими, а отже, це не можна зробити і в усій таблиці. 6. Дана рівність рівносильна рівності y = x + k , де k = [ y] − [x] –

довільне ціле число. Тому шуканою множиною точок є сукупність прямих, що є

графіками цих функцій. 7.

 

Кількість чисел,

що діляться 10 і 14 без остачі,

1001

і

1001

= 71 відповідно. Але в обидві групи увійшли числа,

дорівнює

 

 

= 100

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

що діляться

на 70,

 

їхня

кількість складає

1001

чисел. Тому є 157

 

 

 

= 14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

70

 

 

натуральних чисел, менших за 1001, що діляться на 10 або на 14. 8. Нехай точки

181

M і N – середини сторін AB і CD відповідно чотирикутника ABCD (мал.

102). Задачу розв’язуватимо векторним способом. Для цього, додаючи векторні

рівності

uuuur

uuur uuur

uuur

uuur

uuur uuur uuur

MN

= MB + BC

+ CN

і MN

= MA + AD + DN , дістанемо рівність

uuuur uuur

uuur

 

 

 

 

2MN =BC+AD .

 

 

 

 

 

Мал. 102

 

 

 

 

 

 

 

Мал. 104

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

uuur

+

 

uuur

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

uuuur

=

 

BC

 

AD

 

 

 

За умовою

задачі

MN

 

 

 

 

 

 

 

, а за

властивістю модуля суми маємо

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

uuuur

≤

uuur

+

uuur

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

MN

BC

AD

. У цій нестрогій нерівності повинна виконуватися рівність, а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

uur

uur

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

це можливо тільки за умови, що вектори BC і AD мають однаковий напрямок, а отже, паралельні. 9. 19801. Для розв’язання задачі потрібно підрахувати кількість точок з цілими координатами, що містяться у квадраті (мал. 103) з вершинами в точках (±100; 0), (0; ±100) . На координатних осях таких точок є

1

+ 4 99 . У

 

першому

координатному куті їх кількість дорівнює сумі

1

+ 2 + ... + 98

=

(1+ 98) 98

= 4851. Далі знаходимо загальну кількість точок.

 

 

 

2

 

Мал. 103

182

10. 30° , 60° . Нехай O – центр вписаного кола. Нескладно переконатися, що трикутник AOD – рівнобедрений (104). Промені AO і DO – бісектриси кутів BAD і ADB відповідно. Тому кути BAO , OAD , ODA і ODB рівні, а отже,BAD = BDA і AB = BD . Водночас у трикутнику ADB рівні сторони AD і BD , тобто ABD – рівносторонній трикутник і всі його кути, зокрема й кут BAD, дорівнюють 60° . Далі знаходимо величину кута ACB . 11. У натуральному числі, що записане за допомогою однієї цифри 8 і тринадцяти цифр 9, сума цифр ділиться на 125, незалежно від порядку їх розташування.

Утворимо число p = 9...9799...9 . Сума його цифр дорівнює 250, а отже, вона

{ {

13 14

ділиться на 125. У наступному натуральному числі p + 1, яке дорівнює

9...9800...0 , сума цифр також ділиться на 125. Однак число q + 1 = 89...900...0 , у

{ {

{{

13

14

13

14

якому цифра 8 стоїть на першому місці, менше за число

p + 1, а сума цифр

попереднього числа q = 89...9899...9 дорівнює 250, що також ділиться на 125.

{ {

12 14

Тому шукану пару утворюють числа q і q + 1. 12. Розв’яжемо рівність

5a + 4b +

11c = 0 відносно змінної a .

 

 

a =

−4b − 11c

=

(−5b − 10c) + b − c

= −b −

 

 

5

 

5

 

 

Число a

буде цілим, якщо

b − c = 5n , де n

– ціле

a = −3c − 4n. Перетворимо вираз 10a + 3b + 2c .

2c + b −5 c .

число. Тому b = c + 5n,

10a + 3b + 2c = 10(−3c − 4n) + 3(c + 5n) + 2c = (−25c − 25n)M25.

13. Так, зможе. Для цього другому гравцеві потрібно запитати, чому дорівнює сума 1018 x9 + ... + 102 x2 + 1 x1 . Якщо задумані першим гравцем числа невід’ємні,

то ця сума має вигляд x9 0x8 0 ... 0x2 0x1 , тобто на всіх парних позиціях записані нулі. Якщо на позиції 2k буде цифра 9, то число xk +1 дорівнює цифрі, що стоїть перед 9, збільшеній на 1, а число xk – від’ємне, його модуль дорівнює різниці

числа 10 і цифри, що стоїть після цифри 9. Зауважимо, що цей алгоритм не залежить від кількості задуманих чисел. Якщо, наприклад, перший задумав числа 3, 8, 4, − 9, 2, то для суми добутків маємо таку рівність:

3 108 + 8 106 + 4 104 − 9 102 + 2 = 308039102 .

Навпаки, нехай сума добутків дорівнює числу 6970401, то задумані числа такі: 7, − 3, 4,1. 14. Ні, не можна. Припустимо, що викладений ланцюжок

починається одиницею, а закінчується п’ятіркою. Тоді для здійснення переходів n : n , n = 0, 2, 3, 4 , потрібна парна кількість n -половинок, а після вилучення

шісток їх залишилось по 7. 15. a = 6, b = 4. З умов подільності на 9 і на 11 маємо

таку систему рівнянь:

 

 

 

 

a + b + 17 = 9n,

 

a + b = 9n − 17,

 

2a = 9n + 11k − 26,

 

 

 

a − b + 9 = 11k,

 

a − b = 11k − 9,

 

2b = 9n − 11k − 8,

 

 

183

 

 

де a,b – цифри десяткової системи числення, n, k – цілі числа. Зрозуміло, що числа n, k підпорядковані умовам:

0

≤ 9n + 11k − 26 ≤ 18,

 

26

− 9n ≤ 11k ≤ 44

− 9n,

 

 

≤ 9n − 11k − 8 ≤ 18,

 

− 26

≤ 11k ≤ 9n

− 8,

0

 

9n

 

26

⎩9n

Якщо n = 2, то a +

− 9n ≤ 9n − 8,

 

34 ≤ 18n,

 

n = 2,

− 26 ≤ 44 − 9n,

18n ≤ 70,

n = 3.

 

 

 

 

 

b = 1. Звідси

a = 0, b = 1 або

a = 1, b = 0. Перевіркою

переконуємося, що числа 20062017 і 21062007 не діляться без остачі на 99. Якщо n = 3 , то з системи рівнянь

a + b = 10,

 

b =

10 − a,

 

 

 

 

1+ 11k

 

 

 

 

,

 

a − b + 9 = 11k,

 

a =

2

 

 

 

 

 

(x − 1)(x + 1) .

отримуємо k = 1, a = 6, b = 4. 16. Запишемо рівняння так: y2 =

 

 

 

 

 

17

Оскільки 17 – просте число, то один з множників чисельника повинен ділитися без остачі на 17. Водночас права частина повинна бути квадратом цілого числа. Нескладно переконатися, що x = 33 , а y = 8. Отже, (33;8) – шукана пара. Для

доведення другої частини задачі виконаємо наступні перетворення:

x2 − 17 y2 = 1 (x − 17 y)(x + 17 y) = 1 ((x − 17 y)(x + 17 y))2 = 1((x2 + 17 y2 ) − 2 17xy)((x2 + 17 y2 ) + 2 17xy) = 1

(x2 + 17 y2 )2 − 17(2xy)2 = 1 .

Зостанньої рівності випливає, що рівняння має нескінченну множину розв’язків, які можна записати рекурентними формулами:

x = (x2

+ 17 y2

), y

n

= 2x

y

n−1

, n = 1, 2, ..., де x = 33, y

0

= 8.

n

n−1

n−1

 

n−1

 

0

 

17. Спочатку до лівої частини нерівності застосуємо співвідношення між середнім арифметичним і середнім геометричним:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

≥ 2

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1− x2

 

1− y2

1− x2

 

1− y2

а далі доведемо нерівність

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

1

 

 

1

 

≥

 

 

2

 

(1− xy)2 ≥ (1− x2 )(1− y2 ) (x − y)2 ≥ 0.

1

− x2

1− y2

1

− xy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18. 7. Єдиним парним простим числом є 2.

Якщо p = 2, то p2 − 8 p + 9 < 0 .

Нехай p = 2n + 1. Тоді

p2 − 8 p + 9 = 2(2n2 − 6n + 1) буде простим числом тільки

за умови, що

2n2 − 6n + 1 = 1. Звідси

n = 0 або

 

n = 3 , а p = 7 . 19. Так, може.

Розіб’ємо дівчаток на три пари. Нехай перша дівчинка з першої пари знайома з усіма хлопцями, а друга дівчинка з цієї пари не знає жодного хлопця. Перша дівчинка з другої пари знає чотирьох хлопчиків, а друга дівчинка знайома з

184

п’ятим хлопцем. І нарешті, перша дівчинка з третьої пари знайома з трьома хлопцями, а друга дівчинка знає двох інших. Нескладно переконатися, що кожний хлопчик знайомий з трьома дівчатками, а всі дівчатка знайомі з різною

кількістю хлопчиків. 20. Вважатимемо, що одна з вершин трикутника збігається

з фіксованою вершиною A 155-кутника. Усього трикутників з фіксованою

вершиною A буде 154 153 = 11781. Правильних трикутників серед них немає.

2

 

A і основою, паралельною

Рівнобедрених трикутників

з вершиною

протилежній стороні A78 A79 , буде 77; рівнобедрених трикутників, одна з вершин

основ яких співпадатиме з

точкою A , буде

2 77 . Усього різносторонніх

трикутників буде 311781− 3 77 , але кожний з них буде повторюватися 6 разів.

Тому можна утворити попарно різних трикутників 77 +

11781− 231

= 2002.

 

6

 

Відповідь: 2002. 21. Оскільки всі бісектриси трикутника перетинаються в одній точці, а центр вписаного кола лежить на бісектрисах кутів PCQ і PMQ (мал.

105), то CM є бісектрисою цих кутів. Тому за другою ознакою рівності трикутників ∆CMP = ∆CMQ , а PC = CQ, PM = MQ. Трикутники APM і BQM

також рівні за другою ознакою рівності трикутників, бо PMA = QMB як вертикальні, а APM = MQB як суміжні до рівних кутів MPC і MQC . Тому AP = QB. Отже, AC = AP + PC = QB + CQ = CB , що треба було довести.

Мал. 105

Мал. 106

XКЛАС

1.За формулою потрійного аргументу маємо sin54° = 3sin18° − 4sin3 18° , а за формулою зведення sin54° = cos36° . Використавши формулу подвійного

аргументу, маємо: sin54° = 1− 2sin2 18° . Звідси дістаємо рівняння:

1− 2sin2 18° = 3sin18° − 4sin3 18° (sin18° − 1)(4sin2 18 + 2sin18° − 1) = 0 ,

185

з якого знаходимо sin18° =

5 − 1

. 2. 900. Квадрат даного числа n запишемо

4

 

 

 

 

так: n2 = (10100 − 1)2 = 10200 − 2 10100 + 1 = 99 ... 9800 ... 01. Звідси знаходимо суму

123 123

99 99

цифр числа n2 : 99 9 + 8 + 1 = 900 . 3. Середня лінія PR трикутника АВС (мал.

106) паралельна стороні АС, а отже, перпендикулярна ОО2. Але PR є середньою лінією і в трикутнику ОО1О3, тому ОО2 є висотою трикутника О1О2О3. Аналогічно доводиться, що точка О буде лежати на перетині висот трикутника О1О2О3. Знайшовши її положення, легко знайти положення точок А, В, С – вони лежатимуть на попарних перетинах серединних перпендикулярів до відрізків

ОО1, ОО2 та

ОО3.

 

0;

1

 

. Виразимо множину розв’язків

нерівності

4. a

3

 

 

 

 

 

 

 

 

(x − 3a)(x − a − 3) < 0

через a . Якщо 3a < a + 3, то x (3a, a + 3) , в іншому разі

x (a + 3, 3a) .

Але

в обох

 

випадках проміжок [1; 3] повинен

належати

отриманим інтервалам. Маємо сукупність систем нерівностей:

3a < a

+ 3,

 

3a > a + 3,

 

 

і

 

3a < 1,

 

a + 3 < 1,

 

 

 

 

a + 3 > 3,

 

3a > 3.

Перша система виконується для

 

0;

1

 

, друга система несумісна. 5.

−1, 3,

a

3

 

 

 

 

 

 

 

2 . Оскільки [x] = x − {x}, то дістаємо рівносильне рівняння 2 + x − x2 = {x}. За властивістю дробової частини права частина рівняння міститься в проміжку

[0;1) . Тому 0 ≤ 2 + x − x

2

< 1, а

 

1−

2

 

 

1+ 5

 

. Якщо

 

x −1;

2

 

 

 

2

; 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1−

2

 

, то [x] = −1. Розв’язуючи рівняння x

2

− 1

= 0, знаходимо

x1 = −1.

x −1;

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для

 

 

1+

5

; 2

 

маємо

x2 = 3 і x3 = 2 . 6. Нехай x і y – довжини сторін, k

x

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– їхнє відношення, S

– площа прямокутника. Розв’язання задачі зводиться до

розв’язання

системи

двох рівнянь

x

= k і xy = S . З неї отримуємо:

 

 

 

 

 

 

y

x = kS , y =

 

S

. 7. За 3 зважування. Кульки треба розділити на 3 групи по 27,

 

 

 

 

k

 

 

 

27 та 26 штук. Порівнявши вагу двох купок по 27 виявляємо, в якій з трьох купок є легша кулька. Далі, діючи аналогічно, скорочуємо розмір купки з легшою кулькою до 9 та 3 кульок. Останнім зважуванням виявляємо 1 легшу кульку з трьох. 8. 1,1,1;1, n, n і n,1, n , де n = 2, 3, ... . Запишемо рівняння так:

z(x + y) = xy(z + 1) . Якщо z = 1, то x + 1 = 2xy (2x − 1)(2y − 1) = 1 x = y = 1. В

186

іншому разі z і z + 1 – взаємно прості числа, а тому рівність можлива тільки за умови, що z = kxy , де k – деяке натуральне число. Тоді

 

k = 1,

 

 

 

kxy(x + y) = xy(kxy + 1) k(x + y − xy) = 1

− xy

= 1,

 

x + y

 

k = 1,

x = 1, y = z = n, n = 2, 3, ...,

 

 

(x − 1)( y − 1) = 0, y = 1, x = z = n, n = 2, 3, ....

9.Нехай площа трикутника A1BC (мал. 107) дорівнює S , довжина сторони BC

– a . Через вершину A1 проведемо пряму l паралельну прямій BC . Побудуємо точку C1 , симетричну точці C відносно прямої l . Для периметра p трикутника

A1BC маємо: p = A1B + A1C + BC

буде найменшим, якщо точка A1

BC1 . Оскільки AC = AC1 = AB ,

площа дорівнює S .

= A1B + A1C1 + BC . Зрозуміло, що периметр p збігатиметься з точкою A перетину прямих l і то трикутник BAC – рівнобедрений, і його

Мал. 107

Мал. 108

10. Побудуємо точку B1 (мал. 108) так, щоб BB1 = d . Тоді чотирикутник BB1CD

– паралелограм. З рівностей BCB1 = CBD = ABD = BB1C випливає, щоBCB1 = BB1C . Тому CB = d . Аналогічно можна довести, що AD = d . Отже, трапеція рівнобедрена. Якщо DH – висота трапеції, то

DH =

AD

2

− AH

2

=

d

2

a − d 2

1

3d

2

+ 2ad − a

2

.

 

 

 

−

 

=

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

187

 

 

 

 

 

 

 

 

Насамкінець знаходимо площу

трапеції: S = 1 (a + d ) 3d 2 + 2ad − a2 . Задача

 

4

має розв’язок за умови, a < 3d . До цього висновку можна дійти і геометрично,

користуючись малюнком,

і алгебраїчно, розв’язуючи нерівність

3d 2 + 2ad − a2 > 0 . 11. Нехай x і y – різні числа. Для шести чисел, кожне з яких

може набувати одне з двох цих значень, може бути три випадки: 5 чисел дорівнюють x , одне – y ; 4 числа дорівнюють x , 2 – y ; 3 дорівнюють x і 3 –

y . У першому випадку точки будуть вершинами ромба, одна діагональ якого

дорівнює стороні; у другому – точки є вершинами квадрата; у третьому – три точки є вершинами правильного трикутника, а четверта точка – його центром.

Нескладно підрахувати відношення довжин. Воно буде

3,

2,

 

3

відповідно.

3

12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x) = 2007. 1-й спосіб. Нехай f (x) – шукана функція. Візьмемо y = 0 . Тоді

для довільного x виконуватиметься рівність:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x) = [ f (x)] + { f (0)} { f (x)} = { f (0)}.

 

 

 

 

Тому для довільних x і

y

маємо рівність:

f (x + y) = [ f (x)] + { f (0)}. Якщо

x = 0, то для довільного

y

дістанемо: f ( y) = [ f (0)] + { f (0)} f ( y) = f (0) . За

умови,

що

y = 2006, маємо

f (2006) = f (0). Далі знаходимо

f (x) = 2007 для

всіх x . 2-й спосіб. Для довільних x і y утворимо ланцюжок рівностей:

 

x + y = y + x f (x + y) = f ( y + x) [ f (x)] + { f ( y)} [ f ( y)] + { f (x)}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[ f (x)] − { f (x)} = c,

 

 

 

[ f (x)] − { f (x)} [ f ( y)] − { f ( y)}

 

 

 

 

 

де c – деяка постійна. Якщо x = 2006, то

[ f ( y)] − { f ( y)} = c,

 

 

 

[ f (2006)] − { f (2006)} = c [2007] − {2007} = c c = 2007.

З рівності [ f (x)] − { f (x)} = 2007

випливає, що [ f (x)] = 2007,{ f (x)} = 0. Тому

f (x) = 2007 .

13. Нехай

a, b, c

– кількість

марок Андрія,

Бориса, Сергія

відповідно;

x

– кількість марок Андрія, що є в Бориса,

y

–

кількість марок

Бориса,

що

є

в Сергія,

z

– кількість марок Сергія, що

є

в Андрія. Тоді

b < x,

c

< y,

a

< z. Припустимо,

що в трьох хлопців немає однакової марки.

 

2

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тоді у Сергія та Андрія можуть бути однакові марки тільки ті, яких немає в Бориса. Тому z < b2 . Подібними міркуваннями встановлюємо, що x < 2c , y < a2 .

Перемножуючи нерівності, приходимо до суперечності:

b2 2c a2 < xyz < 2c a2 b2 bca < cab,

яка сталася за рахунок хибного припущення. Отже, у колекціях Андрія, Бориса

і Сергія є однакова марка.

14. Нехай x, y

і z

– кількість горобців, синиць і

голубів відповідно. Тоді

 

 

 

 

 

 

 

 

x

+ y + z + 30,

 

z = 30 − (x

+ y),

z = 30

− (x + y),

 

 

y

 

 

 

 

 

x

 

x

 

 

 

 

 

 

 

− 10

 

 

 

+

 

+ 2z

= 30,

10x + 9y =

180,

y = 20

 

.

 

2

9

3

 

 

 

 

188

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Звідси маємо x = 9n, y = 20 − 10n, z = 10 + n, де n – ціле число. Оскільки x, y і z

– додатні числа, то

n = 1,

а x = 9, y = 10, z = 11. 15. (0;

0), (0; 5). 1-й спосіб.

Виконавши заміни

2x + y = u, 2x − y = v , отримаємо рівняння 11u2 + 5v2 = 80u.

Зрозуміло, що 11u2 ≤ 80u.

Тому 0 ≤ u ≤ 7 , причому

u кратне 5. Маємо

u = 0, v = 0 або u = 5, v2 = 25. Далі знаходимо x = y = 0; x = 0, y = 5.

 

2-й спосіб. Ліва частина рівняння

є квадратним тричленом

змінної y з

параметром x . Його дискримінант

D = (3x − 10)2 − 8(8x2 − 20x)

невід’ємний,

якщо

 

 

 

 

 

 

 

10 − 8 5

≤ x ≤ 10 + 8 5 .

 

 

 

 

11

11

то y = 0 або y = 5 . В

Тому x може дорівнювати тільки 0, 1 або 2. Якщо x = 0,

інших випадках y не є цілим числом. 16. Нерівність рівносильна очевидній

нерівності (x + y)2 + (x + 1)2 + ( y + 1)2 > 0 . 17. Припустимо, що x

– цілий корінь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

рівняння. Тоді й другий корінь

x2 також ціле число,

бо x1 + x2 = −a . Оскільки

f (120) = (120 − x1)(120 − x2 ) – просте число, то

 

120 − x2

 

 

= 1,

а

 

120 − x1

 

– просте

 

 

 

 

число. З

першої

рівності отримуємо x2 = 120 ± 1≥ 119.

За теоремою Вієта

x x = b .

Тому з

нерівності

 

 

x x

 

=

 

b

 

≤ 800

маємо

 

нерівність

 

 

x

 

 

≤ 880 < 7 .

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

119

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нескладно встановити, що 120 − x1 (113;127) . У цьому проміжку є тільки одне просте число 127. Тому x1 = 7 , а b = x1x2 ≥ 7 119 > 800, що суперечить умові задачі. Отже, припущення неправильне. Рівняння f (x) = 0 не має цілих коренів.

C

O

P Q

M

A B

Мал. 109

Мал. 110

18. Шукана множина точок симетрична відносно осей координат, причому їхні координати не можуть бути цілими числами. Тому розглянемо випадок x > 0, y > 0. Маємо рівняння {x} + {y} = 1. Оскільки {x} = x − [x],{y} = y − [ y] , то

189

його запишемо так: x + y =1+ n, де n = [x] + [ y] – ціле невід’ємне число.

Побудувавши відрізки цих прямих у першій чверті і виконавши симетрію відносно осей координат, отримаємо сукупність квадратів з вершинами в

точках

(±n;0), (0;±n), n N,

з

яких

вилучені

точки

з

цілочисельними

координатами (мал. 109). 9. Нехай k1, k2 , ..., kn

–

натуральні

числа

такі, що

k + k

2

+ ... + k

n

= 2007 .

З

нерівності

k1 + k2 + ... + kn ≥ n k k

2

... k

n

 

маємо

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2007 n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нерівність

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k1 k2 ... kn ≤

n

 

. За цієї умови найбільше значення добутку

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дорівнюватиме

 

2007

n

тільки

тоді,

коли

k1 = k2 = ... = kn .

 

 

Оскільки

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2007 =1 2007 = 3 669 = 9 223 , то шукане значення міститься серед чисел

 

 

2007

2007

=1,

 

2007 669

=

669

2007

223

= 9

233

2007 9

9

 

2007 3

= 669

3

 

 

 

 

 

 

3

,

223

 

 

,

9

= 223 ,

 

 

3

 

 

 

2007

 

 

 

 

669

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

і дорівнює

3669 . Отже,

2007 = 3 + 3 + ... + 3

–

шукане подання. 20.

Доведення

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14243

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

669

проведемо від супротивного. Припустимо, що такий трикутник не існує. Нехай точки мають кольори α , β , γ . Візьмемо дві точки A і B кольору α , a –

відстань між ними. Через ці точки проведемо пряму l . Далі проведемо прямі n

і k , рівновіддалені від l на a2 . Згідно з припущенням кожна точка цих прямих

має або колір β , або колір γ . Візьмемо на прямій n три різні точки M , N, K так, щоб MN = NK = a . Якщо всі вони кольору β , то всі точки прямої k повинні мати колір γ , а всі точки прямої l повинні бути кольору α . Очевидно, що й усі точки прямої n повинні бути кольору β . Але тоді для довільної точки X , що не міститься на цих прямих, на одній з них знайдуться точки Y , Z

такого ж кольору, що й точка X , які будуть вершинами трикутника, що має площу рівну 1. Це суперечить припущенню. Тому не всі точки M , N, K мають

однаковий колір. Якщо точки M , N або точки N, K кольору β , то всі точки прямої k повинні мати колір γ . Знову приходимо до суперечності. Залишається випадок, коли точки M , K кольору β , а точка N має колір γ . Тоді нескладно переконатися, що точки прямої l матимуть колір α або γ , а точки прямої k повинні бути або кольору β або γ . Далі візьмемо три різні точки P, Q, R на прямій k так, щоб PQ = QR = a . Зрозуміло, що точка Q має колір γ , точки P, R – колір β . Легко переконатися, що всі точки прямої l , і

тільки її точки, повинні мати колір α . Повторюючи аналогічні міркування, приходимо до висновку, що існує деяка пряма m , паралельна прямій l , усі точки якої мають колір β , а всі інші точки площини мають колір γ . У цьому випадку легко побудувати трикутник, що має площу рівну 1 з вершинами

190