Олимпиадные задачи по теме «Действительные числа» - сложность 4-5 с решениями
Действительные числа
НазадДесять попарно различных ненулевых чисел таковы, что для каждых двух из них либо сумма этих чисел, либо их произведение – рациональное число.
Докажите, что квадраты всех чисел рациональны.
Длины сторон треугольника являются корнями кубического уравнения с рациональными коэффициентами.
Докажите, что длины высот треугольника являются корнями уравнения шестой степени с рациональными коэффициентами.
На плоскости отмечено несколько точек. Для любых трех из них существует декартова система координат (т.е. перпендикулярные оси и общий масштаб), в которой эти точки имеют целые координаты. Докажите, что существует декартова система координат, в которой все отмеченные точки имеют целые координаты.
Для каждой пары действительных чисел<i>a</i>и<i>b</i>рассмотрим последовательность чисел<i>p</i><sub>n</sub>= [2{<i>an</i>+<i>b</i>}]. Любые<i>k</i>подряд идущих членов этой последовательности назовем словом. Верно ли, что любой упорядоченный набор из нулей и единиц длины<i>k</i>будет словом последовательности, заданной некоторыми<i>a</i>и<i>b</i>при<i>k</i>= 4; при<i>k</i>= 5? Примечание: [<i>c</i>] - целая часть, {<i>c</i>} - дробная часть числа <i>c</i>.
Все имеющиеся на складе конфеты разных сортов разложены по <i>n</i> коробкам, на которые установлены цены в 1, 2, ..., <i>n</i> у. е. соответственно. Требуется купить такие <i>k</i> из этих коробок наименьшей суммарной стоимости, которые содержат заведомо не менее <i><sup>k</sup>/<sub>n</sub></i> массы всех конфет. Известно, что масса конфет в каждой коробке не превосходит массы конфет в любой более дорогой коробке.
а) Какие коробки следует купить при <i>n</i> = 10 и <i>k</i> = 3 ?
б) Тот же вопрос для произвольных натуральных <i>n ≥ k</i>.
Вдоль стены круглой башни по часовой стрелке ходят два стражника, причём первый из них — вдвое быстрее второго. В этой стене, имеющей длину 1, проделаны бойницы. Система бойниц называется надёжной, если в каждый момент времени хотя бы один из стражников находится возле бойницы. а) Какую наименьшую длину может иметь бойница, если система, состоящая только из этой бойницы, надежна? б) Докажите, что суммарная длина бойниц любой надёжной системы больше 1/2. в) Докажите, что для любого числа <i>s</i>>1/2 существует надёжная система бойниц с суммарной длиной, меньшей <i>s</i>.
Из имеющихся последовательностей {<i>b<sub>n</sub></i>} и {<i>c<sub>n</sub></i>} (возможно, {<i>b<sub>n</sub></i>} совпадает с {<i>c<sub>n</sub></i>}) разрешается получать последовательности {<i>b<sub>n</sub> + c<sub>n</sub></i>},
{<i>b<sub>n</sub> – c<sub>n</sub></i>}, {<i>b<sub>n</sub>c<sub>n</sub></i>} и {<sup><i>b<sub>n</sub></i></sup>/<sub><i>c<sub>n</sub></i></sub>} (если все члены последовательности {<i>c<sub>n</sub></i>} отличны от 0). Кроме того, из любой имеющейся последователь...
Докажите, что первые цифры чисел вида 2<sup>2<sup>n</sup></sup> образуют непериодическую последовательность.
Выпуклый многоугольник обладает следующим свойством: если все прямые, на которых лежат его стороны, параллельно перенести на расстояние 1 во внешнюю сторону, то полученные прямые образуют многоугольник, подобный исходному, причём параллельные стороны окажутся пропорциональными. Доказать, что в данный многоугольник можно вписать окружность.
Две прямые на плоскости пересекаются под углом$\alpha$. На одной из них сидит блоха. Каждую секунду она прыгает с одной прямой на другую (точка пересечения считается принадлежащей обеим прямым). Известно, что длина каждого её прыжка равна 1 и что она никогда не возвращается на то место, где была секунду назад. Через некоторое время блоха вернулась в первоначальную точку. Докажите, что угол$\alpha$измеряется рациональным числом градусов.
Докажите, что числа вида 2<sup>n</sup>при различных целых положительных<i>n</i>могут начинаться на любую наперёд заданную комбинацию цифр.
а) На плоскости лежит правильный восьмиугольник. Его разрешено "перекатывать" по плоскости, переворачивая (симметрично отражая) относительно любой стороны. Докажите, что для любого круга можно перекатить восьмиугольник в такое положение, что его центр окажется внутри круга.
б) Решите аналогичную задачу для правильного пятиугольника.
в) Для каких правильных <i>n</i>-угольников верно аналогичное утверждение?
Для любых натуральных чисел <i>a</i><sub>1</sub>, <i>a</i><sub>2</sub>, ..., <i>a<sub>m</sub></i>, никакие два из которых не равны друг другу и ни одно из которых не делится на квадрат натурального числа, большего единицы, а также для любых целых и отличных от нуля целых чисел <i>b</i><sub>1</sub>, <i>b</i><sub>2</sub>, ..., <i>b<sub>m</sub></i> сумма <img align="absmiddle" src="/storage/problem-media/73620/problem_73620_img_2.gif"> не равна нулю. Докажите это.
Дано натуральное число $n$. Для произвольного числа $x$ рассмотрим сумму
$$ Q(x)=\lfloor x\rfloor+\left\lfloor\frac{x}{2}\right\rfloor+\left\lfloor\frac{x}{3}\right\rfloor+\left\lfloor\frac{x}{4}\right\rfloor+\cdots+\left\lfloor\frac{x}{10^{n}}\right\rfloor . $$
Найдите разность $Q\left(10^{n}\right)-Q\left(10^{n}-1\right)$. (Здесь $\lfloor x\rfloor$ обозначает целую часть числа $x$, то есть наибольшее целое число, не превосходящее $x$.)
Для произвольного числа $x$ рассмотрим сумму
$$Q(x)=\lfloor x\rfloor+\left\lfloor\frac{x}{2}\right\rfloor+\left\lfloor\frac{x}{3}\right\rfloor+\left\lfloor\frac{x}{4}\right\rfloor+\ldots+\left\lfloor\frac{x}{10000}\right\rfloor.$$
Найдите разность $Q(2023) – Q(2022)$. (Здесь $\lfloor x\rfloor$ обозначает целую часть числа $x$, то есть наибольшее целое число, не превосходящее $x$.)
Кузнечик прыгает по числовой прямой, на которой отмечены точки $-a$ и $b$. Известно, что $a$ и $b$ — положительные числа, а их отношение иррационально. Если кузнечик находится в точке, которая ближе к $-a$, то он прыгает вправо на расстояние, равное $a$. Если же он находится в середине отрезка $[-a;b]$ или в точке, которая ближе к $b$, то он прыгает влево на расстояние, равное $b$. Докажите, что независимо от своего начального положения кузнечик в некоторый момент окажется от точки 0 на расстоянии, меньшем $10^{-6}$.
Дано иррациональное число α, 0 < α < ½. По нему определяется новое число α<sub>1</sub> как меньшее из двух чисел 2α и 1 – 2α. По этому числу аналогично определяется α<sub>2</sub>, и так далее.
а) Докажите, что α<sub><i>n</i></sub> < <sup>3</sup>/<sub>16</sub> для некоторого <i>n</i> .
б) Может ли случиться, что α<sub><i>n</i></sub> > <sup>7</sup>/<sub>40</sub> при всех натуральных <i>n</i>?
В координатном пространстве провели все плоскости с уравнениями <i>x ± y ± z = n</i> (при всех целых <i>n</i>). Они разбили пространство на тетраэдры и октаэдры. Пусть точка (<i>x</i><sub>0</sub>, <i>y</i><sub>0</sub>, <i>z</i><sub>0</sub>) с рациональными координатами не лежит ни в одной проведённой плоскости. Докажите, что найдётся натуральное <i>k</i>, при котором точка (<i>kx</i><sub>0</sub>, <i>ky</i><sub>0</sub>, <i>kz</i><sub>0</sub>) лежит строго внутри некоторого октаэдра разбиения.
Определим последовательности чисел (<i>x<sub>n</sub></i>) и (<i>d<sub>n</sub></i>) условиями <i>x</i><sub>1</sub> = 1, <i>x</i><sub><i>n</i>+1</sub> = [ <img width="103" height="39" align="MIDDLE" border="0" src="/storage/problem-media/60875/problem_60875_img_2.gif"> ], <i>d<sub>n</sub></i> = <i>x</i><sub>2<i>n</i>+1</sub> – 2<i>x</i><sub>2<i>n</i>–1</sub> (<i>n</i> ≥ 1).
Докажите, что число <img width="25" height="36" align="MIDDLE" border="0" src="/storage/problem-me...
Дан лист клетчатой бумаги. Докажите, что при <i>n</i> ≠ 4 не существует правильного <i>n</i>-угольника с вершинами в узлах решетки.
Докажите, что число$\sqrt{2}$+$\sqrt{3}$+$\sqrt{5}$+$\sqrt{7}$+$\sqrt{11}$+$\sqrt{13}$+$\sqrt{17}$иррационально.
а) В треугольнике <i>ABC</i>, длины сторон которого рациональные числа, проведена высота <i>BB</i><sub>1</sub>. Докажите, что длины отрезков <i>AB</i><sub>1</sub>и <i>CB</i><sub>1</sub> — рациональные числа. б) Длины сторон и диагоналей выпуклого четырехугольника — рациональные числа. Докажите, что диагонали разрезают его на четыре треугольника, длины сторон которых — рациональные числа.
Положительные иррациональные числа a и b таковы, что 1/a+1/b=1. Докажите, что среди чисел [ma], [nb] каждое натуральное число встречается ровно один раз.