Úlohy krajského kola kategorie C

Podobné dokumenty
Úlohy krajského kola kategorie C

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie A

Úlohy krajského kola kategorie A

Úlohy krajského kola kategorie A

Úlohy krajského kola kategorie C

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie A

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie B

Úlohy krajského kola kategorie C

55. ročník matematické olympiády

64. ročník matematické olympiády Řešení úloh krajského kola kategorie A

Klauzurní část školního kola kategorie A se koná

Úlohy krajského kola kategorie B

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie A

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie A

(4x) 5 + 7y = 14, (2y) 5 (3x) 7 = 74,

Úlohy krajského kola kategorie A

Návody k domácí části I. kola kategorie C

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

Návody k domácí části I. kola kategorie B

Úlohy krajského kola kategorie B

63. ročník matematické olympiády Řešení úloh krajského kola kategorie B. 1. Odečtením druhé rovnice od první a třetí od druhé dostaneme dvě rovnice

Úlohy II. kola kategorie A

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

Shodná zobrazení. bodu B ležet na na zobrazené množině b. Proto otočíme kružnici b kolem

pro každé i. Proto je takových čísel m právě N ai 1 +. k k p

Úlohy domácího kola kategorie B

61. ročník matematické olympiády III. kolo kategorie A. Hradec Králové, března 2012

66. ročníku MO (kategorie A, B, C)

Univerzita Karlova v Praze Pedagogická fakulta

Úlohy krajského kola kategorie B

Analytická geometrie lineárních útvarů

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

I. kolo kategorie Z7

Matematická olympiáda ročník ( ) Komentáře k úlohám 2. kola pro kategorie Z5 až Z9. kategorie Z5 Z5 II 1 Z5 II 2 Z5 II 3

M - Pythagorova věta, Eukleidovy věty

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

67. ročník matematické olympiády III. kolo kategorie A. Přerov, března 2018

Matematická olympiáda ročník (1998/1999) Komentáře k úlohám druhého kola pro kategorie Z5 až Z7. Zadání úloh Z5 II 1

53. ročník matematické olympiády. q = 65

Návody k domácí části I. kola kategorie A

II. kolo kategorie Z9

Návody k domácí části I. kola kategorie C

II. kolo kategorie Z9

Univerzita Karlova v Praze Pedagogická fakulta

7.5.3 Hledání kružnic II

Syntetická geometrie II

Úvod do matematiky. Mgr. Radek Horenský, Ph.D. Důkazy

II. kolo kategorie Z6

CVIČNÝ TEST 41. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 7 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

56. ročník Matematické olympiády

MATEMATIKA. Diofantovské rovnice 2. stupně

Matematika I, část I. Rovnici (1) nazýváme vektorovou rovnicí roviny ABC. Rovina ABC prochází bodem A a říkáme, že má zaměření u, v. X=A+r.u+s.

Internetová matematická olympiáda listopadu 2008

68. ročník matematické olympiády Řešení úloh klauzurní části školního kola kategorie A

Úlohy školní klauzurní části I. kola kategorie C

GEODETICKÉ VÝPOČTY I.

I. kolo kategorie Z7

Matice přechodu. Pozorování 2. Základní úkol: Určete matici přechodu od báze M k bázi N. Každou bázi napíšeme do sloupců matice, např.

I. kolo kategorie Z7

MATEMATIKA. Problémy a úlohy, v nichž podrobujeme geometrický objekt nějaké transformaci

56. ročník Matematické olympiády. tedy číslice 1, 2, a 3. Dále nám zbývají zlomky. Má-li být jejich součet co nejmenší,

MATEMATIKA 5. TŘÍDA. C) Tabulky, grafy, diagramy 1 - Tabulky, doplnění řady čísel podle závislosti 2 - Grafy, jízní řády 3 - Magické čtverce

CVIČNÝ TEST 37. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 5 III. Klíč 13 IV. Záznamový list 15

I. kolo kategorie Z6

0.1 Úvod do lineární algebry

Afinita je stručný název pro afinní transformaci prostoru, tj.vzájemně jednoznačné afinní zobrazení bodového prostoru A n na sebe.

Úlohy domácí části I. kola kategorie A

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

O dělitelnosti čísel celých

Příklady k analytické geometrii kružnice a vzájemná poloha kružnice a přímky

Matematika (CŽV Kadaň) aneb Úvod do lineární algebry Matice a soustavy rovnic

v z t sin ψ = Po úpravě dostaneme: sin ψ = v z v p v p v p 0 sin ϕ 1, 0 < v z sin ϕ < 1.

Zajímavé matematické úlohy

IB112 Základy matematiky

2. Vyšetřete všechny možné případy vzájemné polohy tří různých přímek ležících v jedné rovině.

Vzorové řešení 4. série XII. ročníku BRKOSu

64. ročník matematické olympiády III. kolo kategorie A. Praha, března 2015

Extremální úlohy v geometrii

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

CVIČNÝ TEST 39. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 5 III. Klíč 11 IV. Záznamový list 13

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

Rozpis výstupů zima 2008 Geometrie

1 Řešení soustav lineárních rovnic

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

Úlohy domácí části I. kola kategorie A

Návody k úlohám domácí části I. kola 59. ročníku MO kategorie B

PLANIMETRIE úvodní pojmy

Matematika 1 MA1. 1 Analytická geometrie v prostoru - základní pojmy. 4 Vzdálenosti. 12. přednáška ( ) Matematika 1 1 / 32

I. kolo kategorie Z7

Matematický KLOKAN kategorie Kadet

CVIČNÝ TEST 22. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 13 IV. Záznamový list 15

Příklad. Řešte v : takže rovnice v zadání má v tomto případě jedno řešení. Pro má rovnice tvar

MATEMATIKA základní úroveň obtížnosti

I. kolo kategorie Z8

Maticí typu (m, n), kde m, n jsou přirozená čísla, se rozumí soubor mn veličin a jk zapsaných do m řádků a n sloupců tvaru:

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

49. roënìk matematickè olympi dy, III. kolo kategorie A. BÌlovec, 9.ñ12. dubna 2000

CVIČNÝ TEST 35. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

Úlohy domácího kola kategorie B

Transkript:

67. ročník matematické olympiády Úlohy krajského kola kategorie C 1. Najděte nejmenší přirozené číslo končící čtyřčíslím 2018, které je násobkem čísla 2017. 2. Pro celá čísla x, y, z platí x 2 + y z = 10, x 2 y + z = 22. Najděte nejmenší možnou hodnotu výrazu x 2 + y 2 + z 2. 3. Je dán trojúhelník ABC. Nechť P, Q jsou po řadě středy stran AB, AC a nechť R, S jsou vnitřní body úsečky BC, pro něž BR = RS = SC. Označme T průsečík přímek P R a QS. Dokažte, že ABT C je rovnoběžník. 4. Určete nejmenší přirozené číslo n, pro které platí: Vyplníme-li čtvercovou tabulku n n libovolnými navzájem různými přirozenými čísly, vždy se najde pole s číslem, které při dělení třemi dává stejný zbytek jako jiné číslo z téhož řádku i jako jiné číslo z téhož sloupce. Krajské kolo kategorie C se koná v úterý 10. dubna 2018 tak, aby začalo nejpozději v 10 hodin dopoledne a aby soutěžící měli na řešení úloh 4 hodiny čistého času. Povolené pomůcky jsou psací a rýsovací potřeby a školní MF tabulky. Kalkulátory, notebooky ani žádné jiné elektronické pomůcky dovoleny nejsou. Za každou úlohu může soutěžící získat 6 bodů; hodnotí se přitom nejen správnost výsledku, ale i logická bezchybnost a úplnost sepsaného postupu. Bodová hranice součtu získaných bodů (vyšší než 7 bodů) k určení úspěšných řešitelů bude stanovena centrálně po vyhodnocení statistik výsledků ze všech krajů. Tyto údaje se žákům sdělí před zahájením soutěže.

67. ročník matematické olympiády Řešení úloh krajského kola kategorie C 1. Využijeme toho, že každý násobek sedmi jednomístným číslem končí jinou číslicí. Postupně budeme odzadu doplňovat číslice hledaného činitele (k danému činiteli 2 017) tak, abychom ve výsledku dostali číslo končící čtyřčíslím 2 018. V prvním kroku hledáme číslici, jejíž násobek sedmi končí číslicí 8:? Číslicí 8 končí jediný z násobků sedmi číslicemi 0 až 9, a to číslo 28 = 4 7. Na místě otazníku proto musí být číslice 4. Doplníme ji a v prvním řádku pod čarou tak bude 4 2 017 = 8 068, což skutečně končí číslicí 8. Ve výsledném součinu potřebujeme mít číslici 1 na místě desítek; tu spolu s číslicí 6 na místě desítek v čísle 8 068 dostaneme pouze tak, že k ní přičteme číslici 5 tentokrát tedy hledáme takový násobek čísla 2 017, který končí číslicí 5:? 4 5 Tomu vyhovuje pouze násobek 5 7 = 35. Podobným postupem doplníme i zbylé dvě číslice na místě stovek proto bude číslice 3 a na místě tisíců číslice 4:? 5 4 1? 3 5 4 5 1 8 4 3 5 4 5 1 8 Každé číslo, které po vynásobení číslem 2 017 končí čtyřčíslím 2 018, musí tedy končit čtyřčíslím 4 354, a tak nejmenší vyhovující násobek je 2 017 4 354 = 8 782 018. Za úplné řešení udělte 6 bodů. Za správnou volbu postupu zjišťování číslic zprava udělte 1 bod. Každou číslici správného řešení odměňte 1 bodem a zdůvodnění, že nalezené číslo je nejmenší, odměňte posledním bodem. Pokud je postup správný, ale nalezené číslo není správné, udělte nejvýše 4 body.

2. Sečtením daných rovností dostaneme (x 2 + y z) + (x 2 y + z) = 2x 2 = 10 + 22 = 32, proto x 2 = 16 neboli x = ±4. Pokud tento výsledek dosadíme zpět do první či druhé z daných rovností, vyjde v obou případech z = y + 6. Dosaďme teď obě získané rovnosti do výrazu, který máme minimalizovat: x 2 + y 2 + z 2 = 16 + y 2 + (y + 6) 2 = 2y 2 + 12y + 52 = 2(y 2 + 6y + 26) = 2 ( (y + 3) 2 + 17 ). Protože (y + 3) 2 0, je nejmenší možná hodnota daného výrazu rovna 2 17 = 34. Této hodnoty upravený výraz dosahuje pro y = 3, z čehož vychází z = y + 6 = 3, nalezená čísla x, y a z jsou tudíž celá, jak vyžaduje zadání. Za úplné řešení udělte 6 bodů. Za odvození obou vztahů x 2 = 16 a z = y + 6 udělte po 1 bodu, 1 bod za přepis výrazu v zadání na výraz s jednou neznámou, 2 body za jeho úpravu na výraz s druhou mocninou a 1 bod za nalezení minima 34. Chybí-li ovšem konstatování, že hodnoty 34 výraz vskutku nabývá, strhněte 1 bod. 3. Dokážeme, že úhlopříčky čtyřúhelníku ABT C se navzájem půlí, což bude znamenat, že ABT C je vskutku rovnoběžník. Označme X střed úsečky P Q a Y střed úsečky RS (obr. 1). Z rovnosti BR = = SC plyne, že bod Y je zároveň středem úsečky BC. Protože jak známo P Q BC, jsou trojúhelníky AP Q a ABC podobné podle věty uu, takže jejich poloviny AP X A P X Q B R Y S C T Obr. 1 a ABY jsou podobné podle věty sus, tudíž bod X leží uvnitř úsečky AY. Podobně z rovnoběžnosti P Q RS plyne podobnost trojúhelníků T RS T P Q (uu), tudíž jsou podobné i trojúhelníky T RY T P X (sus), a bod Y tak leží uvnitř úsečky T X (neboť RS < P Q ). Dohromady dostáváme, že bod Y leží na úsečce AT. Zbývá dokázat, že Y je nejen středem úsečky BC, ale i středem úsečky AT.

Protože úsečka P Q je střední příčkou trojúhelníku ABC, je P Q = 1 2 BC neboli P X = 1 2 BY, takže z první podobnosti AP X ABY máme AX = 1 AY neboli AY = 2 XY. (1) 2 Protože RS = 1 3 BC = 1 3 2 P Q, je RY = 2 3 P X, a proto z druhé podobnosti T RY T P X vychází T Y = 2 3 T X = 2 ( T Y + XY ) neboli T Y = 2 XY. 3 To spolu s druhou rovností v (1) dává T Y = AY. Tím je důkaz hotov. Jiné řešení. Doplňme trojúhelník ABC na rovnoběžník ABT C. Jeho úhlopříčka AT pak prochází středem Y úsečky BC (obr. 2), a ze zadání tudíž plyne, že A P Q B R Y S C T Obr. 2 RY = 1 2 RS = 1 2 1 3 BC = 1 3 1 2 BC = 1 3 BY neboli BR : RY = 2 : 1. Bod R tak leží na těžnici BY trojúhelníku ABT a dělí ji v poměru 2 : 1, proto je jeho těžištěm. Přímka T R je tudíž těžnicí trojúhelníku ABT, a prochází tedy středem P strany AB. Podobně dostaneme, že přímka T S prochází bodem Q, a tak je bod T průsečíkem přímek P R a QS, takže T = T, což jsme chtěli dokázat. Za úplné řešení udělte 6 bodů. Za důkaz, že úsečka AT půlí úsečku BC, dejte celkem 3 body, z čehož po jednom bodu za obě podobnosti a třetí bod za důkaz kolinearity bodů A, Y a T. Další 2 body dejte za vyjádření poměru T Y : T X = 2 : 3 a za odvození rovnosti T Y = AY. A poslední bod za tvrzení, že čtyřúhelník ABT C je rovnoběžník, protože se jeho úhlopříčky půlí. Pokud řešitel postupuje jako v druhém řešení, oceňte 2 body doplnění na rovnoběžník ABT C. Tři body udělte za tvrzení, že bod R (resp. S) je těžištěm trojúhelníku ABT (resp. ACT ), přičemž 2 body dejte za odvození poměru BR : RY = 2 : 1 (resp. SC : SY = 2 : 1). Poslední bod udělte za zjištění, že bod T leží stejně jako bod T v průsečíku přímek P R a QS. Pokud řešitel postupuje jinak než v uvedených řešeních, hodnoťte jednotlivá zjištění v souladu s uvedenými schématy.

4. Pro čísla n = 1, 2, 3 není těžké uvést příklad tabulek, v nichž kýžené pole neexistuje. Protože nás zajímají jen zbytky čísel při dělení třemi, sestavíme nejprve příslušné tabulky tak, abychom v každém řádku i sloupci měli různé zbytky, a pak uvedené zbytky nahradíme různými čísly s týmž zbytkem (tabulka pro n = 1 může ovšem obsahovat libovolné přirozené číslo): 1 2 1 1 2 0 1 2 2 0 1 1 2 0 2 1 4 5 3 1 2 5 6 4 7 8 9 Nyní ukážeme, že pro n = 4 už dané tvrzení platí. Čísla v libovolně zaplněné tabulce 4 4 nahradíme jejich zbytky 0, 1, 2 při dělení třemi. Zvolme libovolný řádek r 1 zaplněné tabulky. Jsou v něm zapsány čtyři zbytky, takže aspoň jeden z nich označme ho z 1 se v řádku opakuje, je tedy zapsán ve dvou různých sloupcích, které označíme s 1 a s 2. Pokud je v sloupci s 1 zbytek z 1 zapsán dvakrát, jsme s hledáním požadovaného pole hotovi (číslo v řádku r 1 a sloupci s 1 má ve svém řádku i sloupci ještě další číslo se stejným zbytkem z 1 při dělení třemi). V opačném případě je v sloupci s 1 nějaký jiný zbytek označme ho z 2 z 1 zapsán alespoň dvakrát; příslušné řádky označme r 2 a r 3 : s 1 s 2 r 1 z 1 z 1 r 2 z 2? r 3 z 2? Je-li na některém ze dvou polí uvažované tabulky označených zatím otazníkem zbytek z 1, jsme hotovi, protože požadovanou vlastnost má pole v řádku r 1 a ve sloupci s 2. Podobně jsme hotovi, je-li na místě jednoho z otazníků zbytek z 2, protože v tom případě vyhovuje pole se zbytkem z 2 v témž řádku a sloupci s 1. Zbývá ještě ta možnost, že na místech obou otazníků jsou zapsány dva stejné zbytky z 3 (z 2 z 3 z 1 ). Označme zbývající sloupce jako s 3 a s 4 (na jejich skutečném pořadí v tabulce samozřejmě nezáleží): s 1 s 2 s 3 s 4 r 1 z 1 z 1 r 2 z 2 z 3?? r 3 z 2 z 3?? Je-li nyní na místě jednoho ze čtyř otazníků zbytek z 2, má požadovanou vlastnost pole v témž řádku a ve sloupci s 1. Podobně je-li na místě jednoho ze čtyř otazníků zbytek z 3, vyhovuje pole v témž řádku a ve sloupci s 2. Konečně pokud na místě všech čtyř otazníků jsou napsány jen zbytky z 1, pak ovšem každé z těchto čtyř polí má požadovanou vlastnost. Právě jsme ukázali, že v každé tabulce 4 4 najdeme vždy číslo, které dává stejný zbytek při dělení třemi jako jiné číslo z téhož řádku i jako jiné číslo z téhož sloupce. Hledané nejmenší n je tudíž rovno čtyřem. Za úplné řešení udělte 6 bodů. Body rozdělte zhruba následovně: 1 bod za tabulku 3 3, 1 bod za ideu, že v každém řádku a sloupci tabulky 4 4 se nějaký zbytek opakuje, 1 bod za propojení řádků a sloupců (smysluplné použití myšlenky), 1 bod za doplnění následné doplnění zbytků z 3 (dvojice otazníků), 1 bod za doplnění dalších zbytků (čtveřice otazníků), které vedou k nalezení vhodného pole, a 1 bod za správný závěr, že nejmenší hledané číslo je 4.