Олимпиадные задачи по теме «Многочлены» - сложность 4 с решениями

На координатной плоскости нарисовано <i>n</i> парабол, являющихся графиками квадратных трёхчленов; никакие две из них не касаются. Они делят плоскость на несколько областей, одна из которых расположена над всеми параболами. Докажите, что у границы этой области не более  2(<i>n</i> – 1)  углов (то есть точек пересечения пары парабол).

Изначально на доске были написаны одночленs  1, <i>x, x</i>², ..., <i>xⁿ</i>.  Договорившись заранее, <i>k</i> мальчиков каждую минуту одновременно вычисляли каждый сумму каких-то двух многочленов, написанных на доске, и результат дописывали на доску. Через <i>m</i> минут на доске были написаны, среди прочих, многочлены  <i>S</i>₁ = 1 + <i>x,  S</i>₂ = 1 + <i>x + x</i>²,  <i>S</i>₃ = 1 + <i>x + x</i>² + <i>x</i>³,  ...,  <i>S_n</i> = 1 + <i>x + x</i>² + ... + <i>xⁿ</i>.  Докажите...

Существуют ли такие ненулевые числа <i>a, b, c</i>, что при любом  <i>n</i> > 3  можно найти многочлен вида  <i>P_n</i>(<i>x</i>) = <i>xⁿ + ... + ax</i>² + <i>bx + c</i>,  имеющий ровно <i>n</i> (не обязательно различных) целых корней?

Многочлен <i>P</i>(<i>x</i>) с действительными коэффициентами таков, что уравнение  <i>P</i>(<i>m</i>) + <i>P</i>(<i>n</i>) = 0  имеет бесконечно много решений в целых числах <i>m</i> и <i>n</i>.

Докажите, что у графика  <i>y = P</i>(<i>x</i>)  есть центр симметрии.

 <i>k</i> ≥ 6  – натуральное число. Докажите, что если некоторый многочлен с целыми коэффициентами принимает в <i>k</i> целых точках значения среди чисел от 1 до  <i>k</i> – 1,  то эти значения равны.

Пусть <i>p</i> – простое число. Докажите, что при некотором простом <i>q</i> все числа вида  <i>n^p – p</i>  не делятся на <i>q</i>.

Докажите, что если натуральное число <i>N</i> представляется в виде суммы трёх квадратов целых чисел, делящихся на 3, то оно также представляется в виде суммы трёх квадратов целых чисел, не делящихся на 3.

На оси <i>Ox</i> произвольно расположены различные точки  <i>X</i>₁, ..., <i>X_n</i>,  <i>n</i> ≥ 3.  Построены все параболы, задаваемые приведёнными квадратными трёхчленами и пересекающие ось <i>Ox</i> в данных точках (и не пересекающие ееё в других точках). Пусть  <i>y = f</i>₁(<i>x</i>),  ...,  <i>y = f_m</i>(<i>x</i>)  – соответствующие параболы. Докажите, что парабола  <i>y = f</i>₁(<i>x</i>) + ... + <i>f_m</i>(<i>x</i>)  пересекает ось <i>Ox</i> в двух точках.

Для некоторого многочлена существует бесконечное множество его значений, каждое из которых многочлен принимает по крайней мере в двух целочисленных точках. Докажите, что существует не более одного значения, которое многочлен принимает ровно в одной целой точке.

Сколькими способами числа 2⁰, 2¹, 2&sup2, ..., 2²⁰⁰⁵ можно разбить на два непустых множества <i>A</i> и <i>B</i> так, чтобы уравнение  <i>x</i>&sup2 – <i>S</i>(<i>A</i>)<i>x + S</i>(<i>B</i>) = 0,  где <i>S</i>(<i>M</i>) – сумма чисел множества <i>M</i>, имело целый корень?

Натуральные числа <i>x</i> и <i>y</i> таковы, что  2<i>x</i>² – 1 = <i>y</i>¹⁵.  Докажите, что если  <i>x</i> > 1,  то <i>x</i> делится на 5.

Даны многочлены <i>P</i>(<i>x</i>), <i>Q</i>(<i>x</i>). Известно, что для некоторого многочлена <i>R</i>(<i>x, y</i>) выполняется равенство  <i>P</i>(<i>x</i>) – <i>P</i>(<i>y</i>) = <i>R</i>(<i>x, y</i>)(<i>Q</i>(<i>x</i>) – <i>Q</i>(<i>y</i>)).

Докажите, что существует такой многочлен <i>S</i>(<i>x</i>), что  <i>P</i>(<i>x</i>) = <i>S</i>(<i>Q</i>(<i>x</i>)).

Длины сторон треугольника являются корнями кубического уравнения с рациональными коэффициентами.

Докажите, что длины высот треугольника являются корнями уравнения шестой степени с рациональными коэффициентами.

Даны многочлены  <i>f</i>(<i>x</i>) и <i>g</i>(<i>x</i>) с целыми неотрицательными коэффициентами, <i>m</i> – наибольший коэффициент многочлена  <i>f</i>. Известно, что для некоторых натуральных чисел  <i>a < b</i>  имеют место равенства  <i>f</i>(<i>a</i>) = <i>g</i>(<i>a</i>)  и  <i>f</i>(<i>b</i>) = <i>g</i>(<i>b</i>).  Докажите, что если  <i>b > m</i>,  то многочлены  <i>f</i> и <i>g</i> совпадают.

Два многочлена  <i>P</i>(<i>x</i>) = <i>x</i>⁴ + <i>ax</i>³ + <i>bx</i>² + <i>cx + d</i>  и  <i>Q</i>(<i>x</i>) = <i>x</i>² + <i>px + q</i>  принимают отрицательные значения на некотором интервале <i>I</i> длины более 2, а вне <i>I</i> – неотрицательны. Докажите, что найдётся такая точка <i>x</i>₀, что  <i>P</i>(<i>x</i>₀) < <i>Q</i>(<i>x</i>₀).

Знайка пишет на доске 10 чисел, потом Незнайка дописывает ещё 10 чисел, причём все 20 чисел должны быть положительными и различными. Мог ли Знайка написать такие числа, чтобы потом гарантированно суметь составить 10 квадратных трёхчленов вида  <i>x</i>² + <i>px + q</i>,  среди коэффициентов <i>p</i> и <i>q</i> которых встречались бы все записанные числа, и (действительные) корни этих трёхчленов принимали ровно 11 различных значений?

Докажите, что если числа <i>a</i>₁, <i>a</i>₂, ..., <i>a_m</i>  отличны от нуля и для любого целого  <i>k</i> = 0, 1, ..., <i>n</i>  (<i>n < m</i> – 1)  выполняется равенство:

<i>a</i>₁ + <i>a</i>₂·2^<i>k</i> + <i>a</i>₃·3^<i>k</i> + ... + <i>a_mm^k</i> = 0,  то в последовательности <i>a</i>₁, <i>a</i>₂, ..., <i>a_m</i> ...

Существует ли такое конечное множество <i>M</i> ненулевых действительных чисел, что для любого натурального <i>n</i> найдется многочлен степени не меньше <i>n</i> с коэффициентами из множества <i>M</i>, все корни которого действительны и также принадлежат <i>M</i>?

Известно, что  <i>f</i>(<i>x</i>), <i>g</i>(<i>x</i>) и <i>h</i>(<i>x</i>) – квадратные трёхчлены. Может ли уравнение  <i>f</i>(<i>g</i>(<i>h</i>(<i>x</i>)))  = 0 иметь корни 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8?

Даны непостоянные многочлены <i>P</i>(<i>x</i>) и <i>Q</i>(<i>x</i>), у которых старшие коэффициенты равны 1.

Докажите, что сумма квадратов коэффициентов многочлена <i>P</i>(<i>x</i>)<i>Q</i>(<i>x</i>) не меньше суммы квадратов свободных членов <i>P</i>(<i>x</i>) и <i>Q</i>(<i>x</i>).

Докажите, что для любого натурального числа <i>a</i>₁ > 1 существует такая возрастающая последовательность натуральных чисел  <i>a</i>₁, <i>a</i>₂, <i>a</i>₃, ...,

что   <img align="absmiddle" src="/storage/problem-media/109599/problem_109599_img_2.gif">   делится на  <i>a</i>₁ + <i>a</i>₂ + ... + <i>a_k</i>  при всех  <i>k</i> ≥ 1.

Положительные числа <i>х</i>₁, ..., <i>х_k</i> удовлетворяют неравенствам   <img align="absmiddle" src="/storage/problem-media/109199/problem_109199_img_2.gif">

  а) Докажите, что  <i>k</i> > 50.

  б) Построить пример таких чисел для какого-нибудь <i>k</i>.

  в) Найти минимальное <i>k</i>, для которого пример возможен.

  На доске написаны три функции:  <i>f</i>₁(<i>x</i>) = <i>x</i> + ¹/_<i>x</i>,   <i>f</i>₂(<i>x</i>) = <i>x</i>²,   <i>f</i>₃(<i>x</i>) = (<i>x</i> – 1)².  Можно складывать, вычитать и перемножать эти функции (в том числе возводить в квадрат, в куб, ...), умножать их на произвольное число, прибавлять к ним произвольное число, а также проделывать эти операции с полученными выражениями. Получите таким образом функцию ¹/_<i>x</i>.

  Докажите, что если стереть с доски любую из функций  <i>f</i&...

Доказать, что существует бесконечно много таких составных <i>n</i>, что  3^<i>n</i>–1 – 2^<i>n</i>–1 кратно <i>n</i>.

У Феди есть три палочки. Если из них нельзя сложить треугольник, Федя укорачивает самую длинную из палочек на сумму длин двух других. Если длина палочки не обратилась в нуль и треугольник снова нельзя сложить, то Федя повторяет операцию, и т. д. Может ли этот процесс продолжаться бесконечно?