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 + ... t ≤ n(t2n+1 + 1) < 100(t2n+1 + 1), что и доказывает (*).
Ответ
n = 100.
Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь