Назад
Задача

Дан многочлен  P(x) = a2nx2n + a2n–1x2n–1 + ... + a1x + a0,  у которого каждый коэффициент ai принадлежит отрезку  [100, 101].

При каком минимальном натуральном n у такого многочлена может найтись действительный корень?

Решение

  Пример. Назовём многочлен, удовлетворяющий условию задачи, красивым. Многочлен  P(x) = 100(x200 + x198 + ... + x2 + 1) + 101(x199 + x197 + ... + x) красив и имеет корень –1. Значит, при  n = 100  требуемое возможно.

  Оценка. Докажем, что при  n < 100  красивый многочлен положителен на всей оси. Это, очевидно, выполнено при x ≥ 0; для отрицательных же

x = –t  достаточно доказать неравенство  100(t2n + t2n–2 + ... + t2 + 1) > 101(t2n–1 + t2n–3 + ... + t)  при всех  t > 0.  Умножая его на  t + 1,  получаем равносильное неравенство  100(t2n+1 + t2n + ... + 1) > 101(t2n + t2n–1 + ... + t),  или  100(t2n+1 + 1) > t2n + t2n–1 + ... + t.   (*)

  Заметим, что  (tk – 1)(t2n+1–k – 1) ≥ 0  при всех  k = 1, ..., n  (обе скобки имеют одинаковые знаки при  t > 0). Раскрывая скобки, получаем

t2n+1 + 1 > t2n+1–k + tk.

  Складывая все такие неравенства и учитывая, что  n < 100,  получаем  t2n + t2n–1 + ... tn(t2n+1 + 1) < 100(t2n+1 + 1),  что и доказывает (*).

Ответ

n = 100.

Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь

Комментариев нет