Úlohy klauzurní části školního kola kategorie A

Podobné dokumenty
Úlohy krajského kola kategorie A

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie A

55. ročník matematické olympiády

Klauzurní část školního kola kategorie A se koná

Úlohy krajského kola kategorie C

Úlohy krajského kola kategorie C

Úlohy krajského kola kategorie C

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie B

Úlohy krajského kola kategorie A

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie A

Úlohy krajského kola kategorie A

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie A

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 krajského kola kategorie C

Úlohy II. kola kategorie A

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

64. ročník matematické olympiády Řešení úloh krajského kola kategorie A

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

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

Úlohy domácího kola kategorie B

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

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

CVIČNÝ TEST 5. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Václav Zemek. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 17 IV. Záznamový list 19

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

Modelové úlohy přijímacího testu z matematiky

Modelové úlohy přijímacího testu z matematiky

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

II. kolo kategorie Z9

Návody k domácí části I. kola kategorie C

6 Skalární součin. u v = (u 1 v 1 ) 2 +(u 2 v 2 ) 2 +(u 3 v 3 ) 2

Návody k domácí části I. kola kategorie B

53. ročník matematické olympiády. q = 65

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

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

Návody k domácí části I. kola kategorie C

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

66. ročníku MO (kategorie A, B, C)

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

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

Internetová matematická olympiáda listopadu 2008

M - Pythagorova věta, Eukleidovy věty

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

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

65. ročník matematické olympiády III. kolo kategorie A. Pardubice, dubna 2016

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

Matematika NÁRODNÍ SROVNÁVACÍ ZKOUŠKY DUBNA 2017

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

Úlohy krajského kola kategorie B

M - Příprava na 12. zápočtový test

CVIČNÝ TEST 9 OBSAH. Mgr. Václav Zemek. I. Cvičný test 2 II. Autorské řešení 5 III. Klíč 17 IV. Záznamový list 19

CVIČNÝ TEST 49. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 5 III. Klíč 13 IV. Záznamový list 15

CVIČNÝ TEST 6. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 19 IV. Záznamový list 21

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

Úlohy domácí části I. kola kategorie A

Úlohy domácího kola kategorie A

Přijímací zkouška na MFF UK v Praze

Důkazy vybraných geometrických konstrukcí

M - Příprava na 1. čtvrtletku pro třídu 4ODK

Rozpis výstupů zima 2008 Geometrie

A[a 1 ; a 2 ; a 3 ] souřadnice bodu A v kartézské soustavě souřadnic O xyz

M - Příprava na 3. čtvrtletní písemnou práci

pro bakalářské studijní programy fyzika, informatika a matematika 2018, varianta A

Přijímací zkouška na MFF UK v Praze

9. Je-li cos 2x = 0,5, x 0, π, pak tgx = a) 3. b) 1. c) neexistuje d) a) x ( 4, 4) b) x = 4 c) x R d) x < 4. e) 3 3 b

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

2.1 Pokyny k otevřeným úlohám. Výsledky pište čitelně do vyznačených bílých polí. 2.2 Pokyny k uzavřeným úlohám

Úlohy MO z let navržené dr. Jaroslavem Švrčkem

56. ročník Matematické olympiády

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

1 Lineární prostory a podprostory

X = A + tu. Obr x = a 1 + tu 1 y = a 2 + tu 2, t R, y = kx + q, k, q R (6.1)

Zajímavé matematické úlohy

Vzorové řešení 6. série

c jestliže pro kladná čísla a,b,c platí 3a = 2b a 3b = 5c.

POSLOUPNOSTI A ŘADY INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

CVIČNÝ TEST 13. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Zdeňka Strnadová. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

Úterý 8. ledna. Cabri program na rýsování. Základní rozmístění sad nástrojů na panelu nástrojů

POSLOUPNOSTI A ŘADY INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

ANALYTICKÁ GEOMETRIE V ROVINĚ

May 31, Rovnice elipsy.notebook. Elipsa 2. rovnice elipsy. SOŠ InterDact Most, Mgr.Petra Mikolášková

Návody k domácí části I. kola kategorie A

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

Obsah. Metodický list Metodický list Metodický list Metodický list

11. VEKTOROVÁ ALGEBRA A ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ. u. v = u v + u v. Umět ho aplikovat při

11. VEKTOROVÁ ALGEBRA A ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ

Vzorové řešení 4. série XII. ročníku BRKOSu

Odvození středové rovnice kružnice se středem S [m; n] a o poloměru r. Bod X ležící na kružnici má souřadnice [x; y].

Hledáme lokální extrémy funkce vzhledem k množině, která je popsána jednou či několika rovnicemi, vazebními podmínkami. Pokud jsou podmínky

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

Než si uvedem pravidla hry slovní logik a motivační úlohy k tomto příkladu, vyřešme následující úlohu.

Věta 12.3 : Věta 12.4 (princip superpozice) : [MA1-18:P12.7] rovnice typu y (n) + p n 1 (x)y (n 1) p 1 (x)y + p 0 (x)y = q(x) (6)

ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ

MATEMATIKA. Diofantovské rovnice 2. stupně

Úlohy domácí části I. kola kategorie A

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.

O rovnicích s parametry

ANALYTICKÁ GEOMETRIE INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Transkript:

62. ročník matematické olympiády Úlohy klauzurní části školního kola kategorie A 1. V obdélníku ABCD o stranách AB = 9, BC = 8 leží vzájemně se dotýkající kružnice k 1 (S 1, r 1 ) a k 2 (S 2, r 2 ) tak, že k 1 se dotýká stran AD a CD, k 2 se dotýká stran AB a BC. a) Dokažte, že r 1 + r 2 = 5. b) Určete nejmenší a největší možnou hodnotu obsahu trojúhelníku AS 1 S 2. 2. Na každé z n+1 stěn n-bokého jehlanu je napsáno číslo 0. V každém kroku zvolíme některý vrchol a čísla na všech stěnách obsahujících tento vrchol zvětšíme o 1 nebo je všechna zmenšíme o 1. Dokažte, že nemůže nastat situace, v níž by na všech stěnách jehlanu bylo napsáno číslo 1. 3. Určete všechny trojice reálných čísel a, b, c, které splňují podmínky a 2 + b 2 + c 2 = 26, a + b = 5 a b + c 7. Klauzurní část školního kola kategorie A se koná v úterý 11. prosince 2012 tak, aby začala dopoledne a aby soutěžící měli na řešení úloh 4 hodiny čistého času. Za každou úlohu může soutěžící získat 6 bodů, úspěšným řešitelem je ten žák, který získá 10 bodů nebo více. Povolené pomůcky jsou psací a rýsovací potřeby a školní MF tabulky. Kalkulátory, notebooky ani žádné jiné elektronické pomůcky dovoleny nejsou. Tyto údaje se žákům sdělí před zahájením soutěže.

62. ročník matematické olympiády Řešení úloh klauzurní části školního kola kategorie A 1. a) Bodem S 1 veďme rovnoběžku se stranou AD a její průsečíky se stranami AB a CD označme M a N. Podobně vedeme bodem S 2 rovnoběžku s AB a její průsečíky se stranami AD a BC označíme K a L; průsečík přímek KL a MN označme P (obr. 1). Podle Pythagorovy věty pro trojúhelník S 1 P S 2 platí a odtud (r 1 + r 2 ) 2 = (8 r 1 r 2 ) 2 + (9 r 1 r 2 ) 2 (1) (r 1 + r 2 ) 2 34(r 1 + r 2 ) + 145 = 0, (r 1 + r 2 5)(r 1 + r 2 29) = 0. Protože 2r 1 8, 2r 2 8 (průměr kružnic, které podle zadání leží celé v daném obdélníku, nemůže být větší než délka strany AD), musí platit r 1 + r 2 = 5. D N C k 1 R S 1 T k 2 K P α S 2 L A M Q B Obr. 1 b) Označme Q patu kolmice z bodu S 2 na stranu AB, R patu kolmice z bodu S 1 na stranu AD a T průsečík přímek QS 2 a RS 1 (obr. 1). Obsah S trojúhelníku AS 2 S 1 vypočítáme tak, že od obsahu pravoúhelníku AQT R odečteme součet obsahů pravoúhlých trojúhelníků AQS 2, AS 1 R a S 1 S 2 T : S = (9 r 2 )(8 r 1 ) 1 2 r 2(9 r 2 ) 1 2 r 1(8 r 1 ) 1 2 (9 r 1 r 2 )(8 r 1 r 2 ) = = 72 9r 1 8r 2 + r 1 r 2 9 2 r 2 + 1 2 r2 2 4r 1 + 1 2 r2 1 36 + 17 2 (r 1 + r 2 ) 1 2 (r 1 + r 2 ) 2 = = 36 9 2 r 1 4r 2 = 36 9 2 r 1 4(5 r 1 ) = 16 1 2 r 1, kam jsme při poslední úpravě dosadili za r 2 z rovnosti r 1 + r 2 = 5. Z ní a z nerovností 2r 1 8, 2r 2 8 dále vyplývá, že oba poloměry r 1, r 2 leží v intervalu 1, 4, a proto S = 16 1 2 r 1 14, 31 ; 2

obsah má nejmenší hodnotu 14, je-li r 1 = 4 a r 2 = 1, a největší hodnotu 31 2, jestliže r 1 = 1 a r 2 = 4. Jiné řešení. a) Označme α úhel P S 2 S 1 (obr. 1). Z rovnosti AB = KP + P S 2 + + S 2 L plyne r 1 + (r 1 + r 2 ) cos α + r 2 = 9 čili Podobně z rovnosti AD = MP + P S 1 + S 1 N vyplývá Z posledních dvou rovnic vychází (1 + cos α)(r 1 + r 2 ) = 9. (2) (1 + sin α)(r 1 + r 2 ) = 8. (3) 8(1 + cos α) = 9(1 + sin α), 8 cos α = 1 + 9 sin α. Umocněním této rovnice a využitím identity cos 2 α = 1 sin 2 α dostáváme kvadratickou rovnici pro sin α, 64(1 sin 2 α) = 1 + 18 sin α + 81 sin 2 α, 145 sin 2 α + 18 sin α 63 = 0. Ta má diskriminant D = 18 2 + 4 63 145 = 9(36 + 28 145) = 3 2 2 12 a dva reálné kořeny 21 29 a 3 5. Protože α je vnitřní úhel trojúhelníku, dostáváme sin α = 3 5, a tudíž r 1 + r 2 = 8 1 + sin α = 5. b) Obsah S trojúhelníku AS 2 S 1 lze vypočítat pomocí vektorového součinu vektorů S 2 A a S 1 A. Kartézskou soustavu souřadnic zvolme tak, aby platilo A = [0, 0, 0], B = [9, 0, 0], D = [0, 8, 0]. Potom S 2 = [9 r 2, r 2, 0], S 1 = [r 1, 8 r 1, 0] a zkoumaný obsah S je S = 1 2 (S 2 A) (S 1 A) = 1 2 [(9 r 2)(8 r 1 ) r 1 r 2 ] = 1 2 (72 9r 1 8r 2 ) = = 36 9 2 r 1 4r 2. Dostali jsme stejný výraz jako v prvním řešení, a tak týmž postupem zjistíme, že zkoumaný obsah má nejmenší hodnotu 14 a největší hodnotu 31 2. Za úplné řešení udělte 6 bodů. Jeden bod udělte za rovnici (1) nebo za soustavu (2), (3), další bod za určení součtu r 1 + r 2, tedy za část a) nejvýše dva body. Dva body dejte za vhodné vyjádření obsahu trojúhelníku AS 2 S 1 a zbývající dva body za určení nejmenší a největší hodnoty obsahu využitím nerovností 1 r 1 4 či 1 r 2 4.

2. Označme b součet čísel na bočních stěnách jehlanu, a číslo na jeho podstavě. Zvolíme-li některý z vrcholů podstavy, číslo b se zvětší o 2 nebo zmenší o 2 a číslo a se zvětší o 1 nebo zmenší o 1. Hodnota výrazu V = b 2a se tedy nezmění. Při volbě hlavního vrcholu se číslo a nezmění a číslo b se zvětší nebo zmenší o n, takže i hodnota výrazu V se zvětší nebo zmenší o n. Protože na začátku je V = 0, bude V po libovolném počtu kroků dělitelné číslem n. Kdyby byly na všech stěnách jedničky, měl by výraz V hodnotu n 2, jež číslem n dělitelná není, protože n 3, a tedy 0 < n 2 < n. Jiné řešení. Dejme tomu, že jsme volbou hlavního vrcholu čísla u-krát zvětšili a v-krát zmenšili. Podobně nechť se při volbě vrcholu A i podstavy čísla w i -krát zvětšila a z i -krát zmenšila. Označme y = u v, x i = w i z i. Kdyby nyní byly na všech stěnách jedničky, musely by být splněny rovnosti x 1 + x 2 + y = 1, x 2 + x 3 + y = 1, x n 1 + x n + y = 1, x n + x 1 + y = 1,. x 1 + x 2 +... + x n = 1. (4) Sečtením prvních n rovností dostaneme 2(x 1 +x 2 +...+x n )+ny = n a podle (4) máme 2 + ny = n. Odtud vyplývá, že n je dělitelem čísla 2, to však pro žádné n 3 neplatí. Za úplné řešení udělte 6 bodů. Při prvním postupu dejte 1 bod za nápad uvažovat součet b a porovnání jeho změn se změnami čísla a v podstavě, další 3 body za následné sestavení vhodného výrazu V (hodí se např. i výraz V = b + (n 2)a). Pátý bod pak dejte za vysvětlení, že hodnota takového výrazu musí být stále dělitelná číslem n, šestý bod za důkaz, že tomu tak není, když jsou na všech stěnách jedničky. Při druhém postupu udělte 2 body za nápad uvažovat počty voleb jednotlivých vrcholů, další 1 bod za sestavení soustavy n + 1 rovnic pro potřebné změny stěnových čísel. Zbylými 1 3 body pak ohodnoťte úplnost zdůvodnění, že dotyčná soustava rovnic nemá celočíselné řešení. 3. Ukážeme, že úloze vyhovuje jediná trojice čísel: a = 1, b = 4 a c = 3. Označme s = b + c 7. Dosazením a = 5 b a c = s b do první podmínky dostaneme (5 b) 2 + b 2 + (s b) 2 = 26, a tedy 3b 2 2(s + 5)b + s 2 1 = 0. (5) Tato kvadratická rovnice s parametrem s má v množině reálných čísel řešení, právě když její diskriminant splňuje nerovnost 4(s + 5) 2 12(s 2 1) 0. Úpravou dostaneme s 2 5s 14 0 neboli (s + 2)(s 7) 0. Protože s 7, musí být s = 7. Po dosazení do (5) vyjde 3b 2 24b + 48 = 0; tato rovnice má jediné řešení b = 4. Snadno potom dopočítáme a = 1 a c = 3.

Jiné řešení. Uhodneme-li vyhovující trojici a = 1, b = 4 a c = 3, pak její jedinečnost snadno zdůvodníme, když ukážeme, že hodnota nezáporného součtu S = (a 1) 2 + (b 4) 2 + (c 3) 2 musí být pro každou vyhovující trojici rovna nule. Za podmínek ze zadání úlohy totiž platí S = (a 2 + b 2 + c 2 ) 2(a + b) 6(b + c) + (1 2 + 4 2 + 3 2 ) = = 26 2 5 6(b + c) + 26 = 42 6(b + c) 42 6 7 = 0, takže je skutečně S = 0, a tedy a = 1, b = 4 a c = 3. Za úplné řešení udělte 6 bodů. Při postupném odvozování jako v prvním řešení udělte jeden bod za vyjádření a = 5 b, c = s b, kde s 7, druhý bod za rovnici 3b 2 2(s + 5)b + s 2 1 = 0, dva body za nerovnici 4(s + 5) 2 12(s 2 1) 0 a jeden bod za její vyřešení. Šestý bod potom za dopočítání b, a, c. Za pouhé uhodnutí vyhovující trojice dejte 1 bod.