сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Су­ще­ству­ет ли такое на­ту­раль­ное n, что для любых ве­ще­ствен­ных чисел x и y най­дут­ся ве­ще­ствен­ные числа a_1, ..., an, удо­вле­тво­ря­ю­щие ра­вен­ствам

x=a_1 плюс ... плюс a_n и y= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: a_1 конец дроби плюс ... плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: a_n конец дроби ?

 

(Ар­те­мий Со­ко­лов)

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

I спо­соб. До­ка­жем, что под­хо­дит n=6. Пред­ва­ри­тель­но за­ме­тим, что любую пару  левая круг­лая скоб­ка 0, y пра­вая круг­лая скоб­ка с не­ну­ле­вым y можно по­лу­чить так:

0= дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 y конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 y конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: y конец дроби , y= дробь: чис­ли­тель: 2 y, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 2 y, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: y, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби .

Ана­ло­гич­но можно по­лу­чить любую пару  левая круг­лая скоб­ка x, 0 пра­вая круг­лая скоб­ка с не­ну­ле­вым x. Тогда любую пару  левая круг­лая скоб­ка x,y пра­вая круг­лая скоб­ка с от­лич­ны­ми от нуля x и y можно по­лу­чить как «сумму» двух рас­смот­рен­ных выше пар. Пару  левая круг­лая скоб­ка x, 0 пра­вая круг­лая скоб­ка можно по­лу­чить как сумму двух пар  левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби , 0 пра­вая круг­лая скоб­ка , ана­ло­гич­но можно по­лу­чить пару  левая круг­лая скоб­ка 0, y пра­вая круг­лая скоб­ка , а пару  левая круг­лая скоб­ка 0, 0 пра­вая круг­лая скоб­ка   — как 1 плюс 1 плюс 1 минус 1 минус 1 минус 1.

 

Ответ: су­ще­ству­ет.

 

II спо­соб. До­ка­жем, что под­хо­дит n=4. За­ме­тим, что если мы за­фик­си­ру­ем по­ло­жи­тель­ное число k и рас­смот­рим все воз­мож­ные пары по­ло­жи­тель­ных чисел a, b с сум­мой k, то мно­же­ство зна­че­ний вы­ра­же­ния  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: a конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: b конец дроби минус это луч  левая квад­рат­ная скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: k конец дроби ; плюс бес­ко­неч­ность пра­вая круг­лая скоб­ка , про­верь­те это, за­пи­сав сумму в виде

 дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: a конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: k минус a конец дроби = дробь: чис­ли­тель: k, зна­ме­на­тель: a левая круг­лая скоб­ка k минус a пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби .

Тогда для дан­ных x и y вы­бе­рем по­ло­жи­тель­ные суммы a плюс b и c плюс d так, что a плюс b минус c минус d=x (сами числа a, b, c, d пока не фик­си­ру­ем).

По­сколь­ку вы­ра­же­ния  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: a конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: b конец дроби и  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: c конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: d конец дроби , по ска­зан­но­му выше, при­ни­ма­ют все до­ста­точ­но боль­шие зна­че­ния, можно по­до­брать по­ло­жи­тель­ные a, b, c, d так, чтобы раз­ность этих вы­ра­же­ний рав­ня­лась y.

 

III спо­соб. До­ка­жем, что под­хо­дит n=4. Будем ис­кать числа a_1, \ldots, a_4 как корни мно­го­чле­на вида

P левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка =t в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 4 пра­вая круг­лая скоб­ка минус x t в кубе минус u t в квад­ра­те минус y t плюс 1

(со­глас­но фор­му­лам Виета они удо­вле­тво­ря­ют ука­зан­ным ра­вен­ствам). По­сколь­ку P левая круг­лая скоб­ка 0 пра­вая круг­лая скоб­ка =1, для того чтобы мно­го­член P левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка имел че­ты­ре ве­ще­ствен­ных корня, до­ста­точ­но, чтобы числа P левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка =2 минус x минус u минус y и P левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка =2 плюс x минус u плюс y были от­ри­ца­тель­ны. Мы этого до­бьем­ся, взяв u боль­ше |x плюс y| плюс 2.

За­ме­ча­ние. Можно до­ка­зать, что n=1, n=2 и n=3 не под­хо­дят.