Úlohy krajského kola kategorie C

Podobné dokumenty
Úlohy krajského kola kategorie A

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie A

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie A

Úlohy krajského kola kategorie C

55. ročník matematické olympiády

Úlohy krajského kola kategorie C

Úlohy krajského kola kategorie A

Návody k domácí části I. kola kategorie C

Úlohy krajského kola kategorie B

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie A

Úlohy krajského kola kategorie C

Klauzurní část školního kola kategorie A se koná

64. ročník matematické olympiády Řešení úloh krajského kola kategorie A

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie B

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

Úlohy II. kola kategorie A

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

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 A

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

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie A

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

M - Pythagorova věta, Eukleidovy věty

Návody k domácí části I. kola kategorie C

53. ročník matematické olympiády. q = 65

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

Úlohy krajského kola kategorie B

Úlohy domácího kola kategorie B

Návody k domácí části I. kola kategorie A

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

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

Zajímavé matematické úlohy

Řešení 5. série kategorie Student

Úlohy domácího kola kategorie A

Analytická geometrie lineárních útvarů

Univerzita Karlova v Praze Pedagogická fakulta

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

Rozpis výstupů zima 2008 Geometrie

Přijímací zkouška na MFF UK v Praze

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

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

66. ročníku MO (kategorie A, B, C)

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.

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

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

Úlohy krajského kola kategorie B

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

II. kolo kategorie Z9

Úlohy krajského kola kategorie A

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

Úlohy domácí části I. kola kategorie A

Extrémy funkce dvou proměnných

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

ANALYTICKÁ GEOMETRIE V ROVINĚ

Omezíme se jen na lomené čáry, jejichž nesousední strany nemají společný bod. Jestliže A 0 = A n (pro n 2), nazývá se lomená čára uzavřená.

Různostranný (obecný) žádné dvě strany nejsou stějně dlouhé. Rovnoramenný dvě strany (ramena) jsou stejně dlouhé, třetí strana je základna

56. ročník Matematické olympiády

PLANIMETRIE 2 mnohoúhelníky, kružnice a kruh

Syntetická geometrie II

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

3. série. Nerovnosti. Téma: Termínodeslání:

8 Podobná (ekviformní) zobrazení v rovině

Témata absolventského klání z matematiky :

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

n =5, potom hledejte obecný vztah. 4.5 Mnohoúhelníky PŘÍKLAD 4.2. Kolik úhlopříček má n úhelník? Vyřešte nejprve pro Obrázek 28: Tangram

Konstrukční úlohy. Růžena Blažková, Irena Budínová. Milé studentky, milí studenti,

Návody k domácí části I. kola kategorie B

Příklady k analytické geometrii kružnice a vzájemná poloha kružnice a přímky

Návody k domácí části I. kola kategorie A

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

ICT podporuje moderní způsoby výuky CZ.1.07/1.5.00/ Matematika planimetrie. Mgr. Tomáš Novotný

62. ročník matematické olympiády III. kolo kategorie A. Jihlava, března 2013

I. kolo kategorie Z8

Univerzita Karlova v Praze Pedagogická fakulta

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

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

I. kolo kategorie Z7

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

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

Vzorce počítačové grafiky

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

Důkazy vybraných geometrických konstrukcí

Úlohy MO z let navržené dr. Jaroslavem Švrčkem

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

II. kolo kategorie Z6

Necht L je lineární prostor nad R. Operaci : L L R nazýváme

7.5.3 Hledání kružnic II

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

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

p ACD = 90, AC = 7,5 cm, CD = 12,5 cm

I. kolo kategorie Z7

volitelný předmět ročník zodpovídá CVIČENÍ Z MATEMATIKY 8. MACASOVÁ Učivo obsah

Přijímací zkouška na MFF UK v Praze

3. Podmíněná pravděpodobnost a Bayesův vzorec

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

I. kolo kategorie Z9

Přijímací zkouška na MFF UK v Praze

Transkript:

6. ročník matematické olympiády Úlohy krajského kola kategorie C. Pro libovolná reálná čísla x, y, z taková, že x < y < z, dokažte nerovnost x 2 y 2 + z 2 > (x y + z) 2. 2. Honza má tři kartičky, na každé je jiná nenulová číslice. Součet všech trojmístných čísel, která lze z těchto kartiček sestavit, je číslo o 6 větší než trojnásobek jednoho z nich. Jaké číslice jsou na kartičkách? 3. Nechť E je střed strany CD rovnoběžníku ABCD, ve kterém platí 2 AB = 3 BC. Dokažte, že pokud lze do čtyřúhelníku ABCE vepsat kružnici, dotýká se tato kružnice strany BC v jejím středu. 4. Na tabuli je napsáno prvních n celých kladných čísel. Markéta a Tereza se střídají v tazích při následující hře. Nejprve Markéta smaže jedno z čísel na tabuli. Dále vždy hráčka, která je na tahu, smaže jedno z čísel, které se od předchozího smazaného čísla ani neliší o, ani s ním není soudělné. Hráčka, která je na tahu a nemůže již žádné číslo smazat, prohrává. Pro n = 6 a pro n = 2 rozhodněte, která z hráček může hrát tak, že vyhraje nezávisle na tazích druhé hráčky. Krajské kolo kategorie C se koná v úterý 7. dubna 202 tak, aby začalo 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 0 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.

6. ročník matematické olympiády Řešení úloh krajského kola kategorie C. Abychom mohli uplatnit vzorec A 2 B 2 = (A B)(A + B), převeďme nejprve jeden z krajních členů levé strany, například člen z 2, na pravou stranu: x 2 y 2 > (x y + z) 2 z 2, (x y)(x + y) > (x y + z z)(x y + z + z), (x y)(x + y) > (x y)(x y + 2z). Protože společný činitel x y obou stran poslední nerovnosti je dle předpokladu úlohy číslo záporné, budeme s důkazem hotovi, když ukážeme, že zbylí činitelé splňují opačnou nerovnost x + y < x y + 2z. Ta je však zřejmě ekvivalentní s nerovností 2y < 2z neboli y < z, která podle zadání úlohy skutečně platí. Jiné řešení. Podle vzorce pro druhou mocninu trojčlenu platí (x y + z) 2 = x 2 + y 2 + z 2 2xy + 2xz 2yz. Dosaďme to do pravé strany dokazované nerovnosti a proveďme několik dalších ekvivalentních úprav: x 2 y 2 + z 2 > x 2 + y 2 + z 2 2xy + 2xz 2yz, 0 > 2y 2 2xy + 2xz 2yz, 0 > 2y(y x) + 2z(x y), 0 > 2(y x)(y z). Poslední nerovnost již plyne z předpokladů úlohy, podle kterých je činitel y x kladný, zatímco činitel y z je záporný. Za úplné řešení udělte 6 bodů. Za pouhé ověřování nerovnosti pro konkrétní trojice čísel x < y < z žádný bod neudělujte. 2. Označme abc to trojmístné číslo, o jehož trojnásobku se píše v textu úlohy. Platí tak rovnice 3abc + 6 = abc + acb + bac + bca + cab + cba. Protože na pravé straně je každá z číslic a, b, c dvakrát na místě jednotek, desítek i stovek, můžeme rovnici přepsat do tvaru 300a + 30b + 3c + 6 = 222a + 222b + 222c neboli 78a + 6 = 92b + 29c. Po vydělení číslem 3 dostaneme rovnici 26a + 2 = 64b + 73c, z níž vidíme, že c je sudá číslice. Platí proto c 2, což spolu se zřejmou nerovností b (připomínáme, že všechny tři neznámé číslice jsou dle zadání nenulové) vede k odhadu 64b + 73c 64 + 46 = 20.

Musí proto platit 26a + 2 20, odkud a (20 2) : 26 = 8, takže číslice a je buď 8, nebo 9. Pro a = 8 ovšem v nerovnosti z předchozí věty nastane rovnost, takže je nutně b = a c = 2 (a rovnice za zadání úlohy je pak splněna). Pro a = 9 dostáváme rovnici 64b + 73c = 26 9 + 2 = 236, ze které plyne, že c je jednak dělitelné čtyřmi, jednak je menší než 4, což nemůže současně nastat. Odpověď : Číslice na kartičkách jsou 8,. Poznámka. Řešit odvozenou rovnici 26a + 2 = 64b + 73c pro neznámé (nenulové a navzájem různé) číslice a, b, c lze více úplnými a systematickými postupy, uvedli jsme pouze jeden z nich. Za úplné řešení udělte 6 bodů, z toho nejvýše 3 body za správně sestavenou rovnici, rozvinutí dekadických zápisů čísel a úpravu na lineární rovnici s neznámými a, b, c. Dalšími nejvýše 3 body pak ohodnoťte postup při hledání řešení odvozené rovnice, přitom za pouhé uhodnutí hledané trojice udělte bod. 3. Protože čtyřúhelník ABCE je podle zadání tečnový, pro délky jeho stran platí známá rovnost AB + CE = BC + AE. V naší situaci při označení a = AB platí BC = AD = 2 3 a a CE = DE = (obr. ), odkud po dosazení do uvedené rovnosti zjistíme, že AE = 5 6 a. D E C 2 3 a 2 3 a A a B Obr. Nyní si všimneme, že pro délky stran trojúhelníku ADE platí AD : DE : AE = 2 3 a : : 5 6 a = 4 : 3 : 5, takže podle (obrácené části) Pythagorovy věty má trojúhelník ADE pravý úhel při vrcholu D, a tudíž rovnoběžník ABCD je obdélník. Tečna BC kružnice vepsané čtyřúhelníku ABCE je tedy kolmá ke dvěma jejím (navzájem rovnoběžným) tečnám AB a CE. To už zřejmě znamená, že bod dotyku tečny BC je středem úsečky BC (plyne to ze zjištěné kolmosti vyznačeného průměru kružnice k jejímu vyznačenému poloměru). Jiné řešení. Ukážeme, že požadované tvrzení lze dokázat i bez povšimnutí, že rovnoběžník ABCD je v dané úloze obdélníkem. Místo toho využijeme, že úsečka CE Rovnost se odvodí rozepsáním délek stran na jejich úseky vymezené body dotyku vepsané kružnice a následným využitím toho, že každé dva z těchto úseků, které vycházejí ze stejného vrcholu čtyřúhelníku, jsou shodné.

je střední příčkou trojúhelníku ABF, kde F je průsečík polopřímek BC a AE (obr. 2), neboť CE AB a CE = 2 AB. Označme proto a = AB = 2 CE, b = BC = CF F e b D e E R Q P C b A a Obr. 2 B a e = AE = EF (rovnost 2a = 3b uplatníme až v pravý čas). Stejně jako v původním řešení využijeme rovnost b + e = a + ( = 3 ), jež platí pro délky stran tečnového čtyřúhelníku ABCE. Kružnice jemu vepsaná se dotýká stran BC, CE, AE po řadě v bodech P, Q, R tak, že platí rovnosti CP = CQ, EQ = ER a také F P = F R. Pro součet shodných délek F P a F R tudíž platí F P + F R = (b + CP ) + (e + ER ) = (b + e) + ( CP + ER ) = = 3 + ( CQ + EQ ) = 3 + = 2a, což znamená, že F P = F R = a. Teď už řešení úlohy snadno dokončíme. Rovnost BP = 2b, kterou máme v naší situaci dokázat, plyne z rovnosti když do ní dosadíme zadaný vztah a = 3 2 b. BP = BF F P = 2b a, Za úplné řešení udělte 6 bodů, z toho 2 body za užití kritéria tečnovosti čtyřúhelníku ABCE k vyjádření délky strany AE. 4. Role dvou po sobě mazaných čísel je v zadané hře symetrická: je-li po čísle x možno smazat číslo y, je (při jiném průběhu hry) po čísle y možno smazat číslo x. Proto si můžeme celou hru (se zadaným číslem n) zpřehlednit tak, že předem vypíšeme všechny takové (říkejme jim přípustné) dvojice (x, y). Protože na pořadí čísel v přípustné dvojici nezáleží, stačí vypisovat jen ty dvojice (x, y), v nichž x < y. V případě n = 6 všechny přípustné dvojice jsou (, 3), (, 4), (, 5), (, 6), (2, 5), (3, 5).

Z tohoto výčtu snadno usoudíme, že vítěznou strategii má (první) hráčka Markéta. Smaže-li totiž na počátku hry číslo 4, musí Tereza smazat číslo, a když pak Markéta smaže číslo 6, nemůže již Tereza žádné další číslo smazat. Kromě tohoto průběhu 4 6 si může Markéta zajistit vítězství i jinými, pro Terezu vynucenými průběhy, například 6 4 nebo 4 3 5 2. V případě n = 2 je všech přípustných dvojic výrazně větší množství. Proto si položíme otázku, zda všechna čísla od do 2 nelze rozdělit do šesti přípustných dvojic. Najdeme-li totiž takovou šestici, můžeme popsat vítěznou strategii druhé hráčky (Terezy): smaže-li Markéta při jakémkoliv svém tahu číslo x, Tereza pak vždy smaže to číslo y, které s číslem x tvoří jednu z šesti nalezených dvojic. Tak nakonec Tereza smaže i poslední (dvanácté) číslo a vyhraje. Hledané rozdělení všech 2 čísel do šesti dvojic skutečně existuje, například (, 4), (2, 9), (3, 8), (5, 2), (6, ), (7, 0). Jiné vyhovující rozdělení dostaneme, když v předchozím dvojice (, 4) a (6, ) zaměníme dvojicemi (, 6) a (4, ). Další, méně podobné vyhovující rozdělení je například (, 6), (2, 5), (3, 0), (4, 9), (7, 2), (8, ). Odpověď : Pro n = 6 má vítěznou strategii Markéta, pro n = 2 Tereza. Za úplné řešení udělte 6 bodů, z toho 2 body za vyřešení případu n = 6 a 4 body za vyřešení případu n = 2.