Zajímavé matematické úlohy

Podobné dokumenty
Zajímavé matematické úlohy

64. ročník matematické olympiády Řešení úloh krajského kola kategorie A

Úlohy krajského kola kategorie A

66. ročníku MO (kategorie A, B, C)

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

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

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

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

Úlohy krajského kola kategorie C

PLANIMETRIE úvodní pojmy

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie B

Úlohy krajského kola kategorie A

M - Pythagorova věta, Eukleidovy věty

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

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

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie A

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

Návody k domácí části I. kola kategorie A

Přijímací zkouška na MFF UK v Praze

Syntetická geometrie I

Syntetická geometrie I

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

Internetová matematická olympiáda listopadu 2008

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

Návody k domácí části I. kola kategorie C

Univerzita Karlova v Praze Pedagogická fakulta

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

Polibky kružnic: Intermezzo

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

8 Podobná (ekviformní) zobrazení v rovině

Extremální úlohy v geometrii

Úlohy krajského kola kategorie A

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

Důkazy vybraných geometrických konstrukcí

Návody k domácí části I. 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

přístupu k řešení dané úlohy je nutnost uvedení poměru na základní tvar.

Úlohy domácí části I. kola kategorie C

s dosud sestrojenými přímkami a kružnicemi. Abychom obrázky nezaplnili

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

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie A

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

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

56. ročník Matematické olympiády

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

Úlohy domácí části I. kola kategorie B

TROJÚHELNÍK 180. Definice. C neleží v přímce. Potom trojúhelníkem ABC nazveme průnik polorovin ABC, BCA, Nechť body. Viz příloha: obecny_trojuhelnik

Úlohy MO z let navržené dr. Jaroslavem Švrčkem

Přijímací zkouška na MFF UK v Praze

Pomocný text. Kruhová inverze

SHODNÁ ZOBRAZENÍ V ROVINĚ

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

Úlohy klauzurní části školního kola kategorie A

Úlohy krajského kola kategorie C

Návody k domácí části I. kola kategorie A

Rozpis výstupů zima 2008 Geometrie

Počítání v planimetrii Michal Kenny Rolínek

53. ročník matematické olympiády. q = 65

Úlohy II. kola kategorie A

PŘEDNÁŠKA 2 POSLOUPNOSTI

Vzorové řešení 3. série

Analytická geometrie lineárních útvarů

5. P L A N I M E T R I E

Syntetická geometrie I

Čtyři body na kružnici

Úlohy krajského kola kategorie B

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

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

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

February 05, Čtyřúhelníky lichoběžníky.notebook. 1. Vzdělávací oblast: Matematika a její aplikace

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

Máme tři různé body A, B, C. Trojúhelník ABC je průnik polorovin ABC, BCA a CAB.

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

Úlohy domácího kola kategorie B

Úlohy domácího kola kategorie A

Syntetická geometrie II

Patří mezi tzv. homotetie, tj. afinní zobrazení, která mají všechny směry samodružné.

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

1 Výroková logika 1. 2 Predikátová logika 3. 3 Důkazy matematických vět 4. 4 Doporučená literatura 7

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 C

Klauzurní část školního kola kategorie A se koná

55. ročník matematické olympiády

EU PENÍZE ŠKOLÁM Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost

- shodnost trojúhelníků. Věta SSS: Věta SUS: Věta USU:

heuristická strategie

názvy. Všechny uvedené důkazy jsou původní, často však pro svoji jednoduchost jsou jinde uvedeny ve velmi podobném znění.

Urci parametricke vyjadreni primky zadane body A[2;1] B[3;3] Urci, zda bod P [-3;5] lezi na primce AB, kde A[1;1] B[5;-3]

MASARYKOVA UNIVERZITA. Čtyřúhelníky PEDAGOGICKÁ FAKULTA. Diplomová práce. Katedra matematiky. Brno Vedoucí práce: RNDr. Růžena Blažková, CSc.

CVIČNÝ TEST 29. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Kateřina Nováková. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

KoMáR - Řešení 5. série školní rok 2015/2016. Řešení Páté Série

Úlohy krajského kola kategorie C

Trojúhelník - určují tři body které neleţí na jedné přímce. Trojúhelník je rovněţ moţno povaţovat za průnik tří polorovin nebo tří konvexních úhlů.

GEODETICKÉ VÝPOČTY I.

Matematika NÁRODNÍ SROVNÁVACÍ ZKOUŠKY DUBNA 2017

Výukový materiál zpracovaný v rámci projektu Výuka moderně Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/

Aplikační úlohy z geometrie

V tomto článku popíšeme zajímavou úlohu (inspirovanou reálnou situací),

A STEJNOLEHLOST,, EUKLIDOVYE VĚTY 2.

Transkript:

Poděkování. Tento článek vznikl v rámci projektu SVV 2014-260105. Výzkum byl podpořen Grantovou agenturou Univerzity Karlovy v Praze (projekt č. 1250213). L i t e r a t u r a [1] Hejný, M. a kol.: Teória vyučovania matematiky 2, Slovenské pedagogické nakladateľstvo, Bratislava, 90. Zajímavé matematické úlohy Pokračujeme v uveřejňování úloh tradiční rubriky Zajímavé matematické úlohy. V tomto čísle uvádíme zadání další dvojici úloh. Jejich řešení můžete zaslat nejpozději do 1. 12. 2014 na adresu: Redakce časopisu MFI, 17. listopadu 12, 771 46 Olomouc nebo také elektronickou cestou (pouze však v TEXovských verzích, příp. v MS Wordu) na emailovou adresu: mfi@upol.cz. Zajímavá a originální řešení úloh rádi uveřejníme. Úloha 207 Dokažte, že pro libovolná kladná reálná čísla a, b platí ( (a + 9) a 2 + 1 ) a + b2 (a + b + 1) 2. 8 Kdy nastane rovnost? Úloha 208 Robert Geretschläger (Graz) Dokažte, že ze sedmi libovolně zvolených přirozených čísel lze vybrat čtyři tak, že jejich součet je dělitelný číslem 4. Józef Kalinowski (Kalety) Dále uvádíme řešení úloh 201 až 204, jejichž zadání byla zveřejněna v prvním a druhém čísle letošního (23.) ročníku našeho časopisu. Matematika fyzika informatika 23 2014 269

Úloha 201 V nerovnoramenném pravoúhlém trojúhelníku ABC protne osa vnitřního úhlu a osa vnějšího úhlu při vrcholu C přeponu po řadě v bodech E a F. Dokažte, že platí AE AF + BE BF > AB 2. Jaroslav Zhouf Řešení. Bez újmy na obecnosti předpokládejme, že AC > BC, tj. pro velikost vnitřního úhlu při vrcholu B trojúhelníku ABC platí > 45. Bod F je potom bodem polopřímky opačné k polopřímce BA. Osy vnitřního a vnějšího úhlu jsou kolmé, trojúhelník EF C je tedy pravoúhlý a střed S přepony EF je středem kružnice k jemu opsané. Velikost úhlu CEB je 135, trojúhelník ESC je rovnoramenný, proto velikost jeho vnitřního úhlu při vrcholu C je také 135 > 45 = <) ECB a bod S je tedy opět bodem polopřímky opačné k polopřímce BA. C k A E B S F Užitím věty o mocnosti bodu vzhledem ke kružnici k pro body A a B dostaneme AE AF = AS 2 ES 2, BE BF = ES 2 BS 2. Sečtením těchto vztahů konečně získáme AE AF + BE BF = AS 2 BS 2 = = ( AS BS )( AS + BS ) = AB ( AB + 2 BS ) > AB 2, což jsme měli dokázat. Správná řešení zaslali: Karol Gajdoš z Trnavy, Anton Hnáth z Moravan, František Jáchim z Volyně a Jozef Mészáros z Jelky. 270 Matematika fyzika informatika 23 2014

Úloha 202 V aritmetické posloupnosti platí pro jistá přirozená čísla k a l a k = 2l + k a a l = 2k + l. Najděte všechny takové posloupnosti. Stanislav Trávníček Řešení. Pro členy aritmetické posloupnosti s diferencí d a počátečním členem a 1 platí a k = a 1 + d(k 1) a a l = a 1 + d(l 1). Proto Podle zadání ovšem platí a k a l = d(k l). a k a l = (2l + k) (2k + l) = l k. Odtud vidíme, že buď d = 1 nebo k = l. V případě d = 1 pro člen a k platí a 1 (k 1) = a k = 2l + k, tedy a 1 = 2(k + l) 1 a pro libovolný n-tý člen a n této posloupnosti platí a n = 2(k + l) 1 (n 1) = 2(k + l) n. V případě k = l je řešením libovolná aritmetická posloupnost, ve které pro její k-tý člen platí a k = 3k. V případě k l vyhovuje zadání jediná posloupnost ( 2(k + l) n ) n=1, v případě k = l je řešením libovolná aritmetická posloupnost, ve které pro její k-tý člen platí a k = 3k. Správná řešení zaslali: Karol Gajdoš z Trnavy a Anton Hnáth z Moravan. Neúplné řešení zaslal: František Jáchim z Volyně. Matematika fyzika informatika 23 2014 271

Úloha 203 Nechť O je střed kružnice opsané trojúhelníku ABC a D pata jeho výšky z vrcholu A na stranu BC. Dokažte, že osa úhlu CAB je rovněž osou úhlu DAO. Erich Windischbacher (Graz) Řešení. Označme M střed strany AC. Uvažujme tři případy pro velikost vnitřního úhlu při vrcholu B. Nechť < 90. V tomto případě je bod D bodem polopřímky BC a bod O bodem poloroviny ACB. Velikost středového úhlu AOC příslušného obvodovému úhlu ABC na kružnici trojúhelníku ABC opsané je 2. Ze shodnosti pravoúhlých trojúhelníků AOM a COM je pak velikost úhlu AOM rovna (viz obr. 1). Podle věty (uu) jsou pravoúhlé trojúhelníky ABD a AOM podobné, tedy jejich vnitřní úhly BAD a OAM jsou shodné. Odtud již plyne dokazované tvrzení, že osa úhlu CAB je rovněž osou úhlu DAO. A O M B D U C Obr. 1 V případě > 90 se obdobným způsobem dokáže podobnost trojúhelníků ABD a AOM (viz obr. 2). O A 90 D B M U C Obr. 2 272 Matematika fyzika informatika 23 2014

Bod D je přitom bodem polopřímky opačné k polopřímce BC a bod O je bodem poloroviny opačné k polorovině ACB. Odkud již opět plyne dokazované tvrzení. V případě = 90 splyne bod D s bodem B a bod O s bodem M a tvrzení zřejmě platí. Správná řešení zaslali: Karol Gajdoš z Trnavy, Anton Hnáth z Moravan, Jozef Mészáros z Jelky a Martin Raszyk z G v Karviné. Úloha 204 Nechť pro reálná čísla a 1, a 2, a 3,..., a 2014 současně platí a 1 a 2... a 2014 0 a a 2 54 + a 2 55 +... + a 2 2014 2. Dokažte, že platí nerovnost a 1 + a 2 + a 3 +... + a 2014 2014. Může v této nerovnosti nastat rovnost? Řešení. Pokud by a 53 = 0, platilo by vzhledem k uspořádání a 54 = a 55 =... = a 2014 = 0, Jozef Mészáros což je ve sporu s nerovností pro tyto členy. Proto a 53 > 0. Označme dále s = a 1 + a 2 +... + a 2014. Z nerovnosti a 1 a 2 a 3... a 53 plyne a 1 + a 2 +... + a 53 53 a 53. (1) Pro libovolné přirozené číslo m (54 m 2014) plyne z nerovnosti a 53 a m 0 také nerovnost a 2 m a 53 a m, přičemž rovnost nastává v případě a m = a 53 nebo a m = 0. Podle zadání užitím těchto nerovností platí 2 a2 54 + a 2 55 +... + a 2 2014 a 53 (a 54 + a 55 +... + a 2014 ). (2) Z nerovností (1) a (2) plyne s = (a 1 + a 2 +... + a 53 ) + (a 54 + a 55 +... + a 2014 ) 53 a 53 + 2 a 53. Matematika fyzika informatika 23 2014 273

Podle nerovnosti mezi aritmetickým a geometrickým průměrem dále platí s 53 a 53 + 2 53 a 53 = 2014, 2 a 53 2 a 53 což jsme měli dokázat. Rovnost zde nastane, právě když nastane rovnost ve všech užitých nerovnostech. V užité nerovnosti mezi aritmetickým a geometrickým průměrem tedy platí Odtud 53 a 53 = 2 a 53. a 53 = 106. V nerovnosti (1) nastane rovnost, právě když a 1 = a 2 =... = a 53, a v nerovnosti (2) nastane rovnost, právě když existuje přirozené číslo m (54 m 2014) takové, že současně platí a 54 = a 55 =... = a m = a 53, a m+1 = a m+2 =... = a 2014 = 0, 2 = a2 54 + a 2 55 +... + a 2 m = (m 53) a 2 53 = (m 53) 106. Odtud již snadno vidíme m = 106. Proto nastane v dokazované nerovnosti rovnost, právě když a 1 = a 2 =... = a 106 = 106 a a 107 = a 108 =... = a 2014 = 0. Správná řešení zaslal: Martin Raszyk z G v Karviné. Pavel Calábek 274 Matematika fyzika informatika 23 2014