Kvant 1970, số 6 · Trang
Tạp chí khoa học phổ thông vật lý-toán học
Kvant
6
1970
tạp chí
của Viện Hàn lâm
Khoa học Liên Xô
và
Viện Hàn lâm Khoa học
Giáo dục Liên Xô
93
Tổng biên tập — viện sĩ I. K. KIKOIN
Phó tổng biên tập thứ nhất — viện sĩ A. N. KOLMOGOROV
Ban biên tập:
L. A. Artsimovich,
M. I. Bashmakov
V. G. Boltyansky,
I. N. Bronitstein,
N. B. Vasilyev
I. F. Ginzburg
V. G. Zubov,
P. L. Kapitsa,
V. A. Kirillin,
G. I. Kosurov
V. A. Leshkovtsev,
V. P. Lishevsky
A. I. Markushevich,
M. D. Millyuonitskov,
N. A. Pampikeeva
N. Kh. Rozov
A. P. Savin
I. Sh. SLOBODEЧИЙ
M. L. Smolyansky
Ya. A. Smorodinsky,
V. A. Fabrikant,
Ya. E. Shnaider
viện sĩ
viện sĩ thông tấn Viện Hàn lâm Khoa học Giáo dục Liên Xô
viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Giáo dục Liên Xô
viện sĩ
(phó tổng biên tập)
viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Giáo dục Liên Xô
viện sĩ
(phó tổng biên tập)
tiến sĩ khoa học vật lý-toán học
viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Giáo dục Liên Xô
(thư ký phụ trách)
Trưởng ban biên tập L. V. Chernova
Họa sĩ chính E. P. Leonov
Biên tập kỹ thuật T. M. Makarova
Hiệu đính I. V. Mamulova, G. S. Smolikova
Nhà xuất bản “Nauka”
Ban biên tập chính
văn học vật lý-toán học
Moskva, V-71, đại lộ Lenin, 15
ĐT. 234-07-93 234-08-11
Đưa vào sắp chữ ngày 8.04.70.
Ký in ngày 22.06.70.
Giấy 70×100¹/₁₆. Tờ in vật lý 4.
Tờ in quy ước 5, 20. Tờ xuất bản-tính toán 6,12.
In 206270 bản.
Giá 30 cô-pếch. Đơn hàng 568 T-09760
Tổ hợp in Chekhov của Glavpolygraphprom
thuộc Ủy ban Báo chí trực thuộc Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô
thành phố Chekhov, tỉnh Moskva
1
TRONG SỐ NÀY:
Các hệ đếm 2 I. M. Yaglom
Định luật bảo toàn từ thông 11 Yu. V. Sharvin
Số học các hệ số nhị thức 17 D. B. Fuks, M. B. Fuks
Tập bài tập «Kvant» 26
Các kỳ thi tuyển sinh toán học vào Viện Thép và Hợp kim Moskva năm 1969 29 V. V. Goldberg
Các kỳ thi tuyển sinh toán học vào Viện Hàng không Moskva năm 1969 35 V. A. Nazayev, P. N. Torzhkov
Đồ thị chuyển động 39 Yu. V. Zaichikov
Lời giải các bài toán của bài kiểm tra tuyển sinh vào ZMSh năm 1970 46 A. L. Toom
Các bài toán cho lớp 5 54
Mọi thứ mà các nhà toán học nghiên cứu 55
Đáp án, hướng dẫn, lời giải 59
Thư từ ban biên tập đang đến… 64
Ô chữ —
Trang thứ 3 của bìa
3
Làm theo cách tương tự với tất cả các số gặp trong thực tế sẽ rất bất tiện. Hơn nữa, nếu nhu cầu của chúng ta chỉ giới hạn ở việc đếm trong phạm vi hàng nghìn, thì phải ghi nhớ một nghìn ký hiệu đặc biệt. Tự nhiên là từ lâu con người đã bắt đầu chọn một dãy số «chủ chốt» nào đó và chỉ biểu thị chúng bằng các ký hiệu đặc biệt. Ví dụ như hệ thống số (đánh số) La Mã, dựa trên các số chủ chốt
1, 5, 10, 50, 100, 500 và 1000.
Trong hệ thống số La Mã, các số này được biểu thị bằng các chữ cái I («i»), V («vê»), X («ích»), L («el»), C («xê»), D («đê») và M («em»).
Những ký hiệu như vậy một phần có nguồn gốc từ các hình vẽ từng biểu thị các số tương ứng (I — ngón tay, V — bàn tay với các ngón tay xòe ra, X — hai bàn tay), một phần là những dạng viết tắt của các từ La Tinh (centum — một trăm, demimille — năm trăm, mille — một nghìn).
Vì hệ thống đánh số La Mã chỉ cần cho chúng ta làm ví dụ, nên ta sẽ xét nó ở dạng cổ hơn, đơn giản hóa, khi số «bốn» được viết dưới dạng IIII chứ không phải dưới dạng IV. Số 3477 trong hệ thống La Mã cổ này được viết như sau: МММССССCLXXVII=3·1000+4·100+50+2·10+5+2.
Tương tự, người thu ngân có các tờ tiền với mệnh giá 100 rúp, 50 rúp, 25 rúp, 10 rúp, 5 rúp, 3 rúp và 1 rúp cũng làm như vậy. Đối với người thu ngân, các số chủ chốt là
100, 50, 25, 10, 5, 3 và 1.
Muốn trả, chẳng hạn, 499 rúp, trước hết anh ta đưa ra số tờ bạc trăm nhiều nhất có thể,
để không đưa thừa:
499 = 4·100 + 99.
Sau đó anh ta đưa ra số tờ 50 rúp nhiều nhất có thể, để số tiền đưa ra không vượt quá 99 rúp còn phải trả:
499 = 4·100 + 1·50 + 49,
v.v. Đôi khi anh ta có thể nhận được số dư nhỏ hơn số chủ chốt tiếp theo. Trong ví dụ của chúng ta, điều đó xảy ra sau khi đưa ra hai tờ mười rúp:
499 = 4·100 + 1·50 + 1·25 + 2·10 + 4.
Số chủ chốt tiếp theo bằng 5, tuy nhiên vì 4 < 5, nên không cần đưa tờ năm rúp. Nhưng để hoàn chỉnh bức tranh, có thể coi rằng đã đưa ra 0 tờ năm rúp và đưa vào tổng một số hạng 0·5. Toàn bộ quá trình trả 499 rúp được viết như sau:
499 = 4·100 + 1·50 + 1·25 + 2·10 + 0·5 + 1·3 + 1·1.
Bây giờ hãy thử khái quát điều đã nói, lấy làm dãy số chủ chốt («cơ sở») một dãy tăng tùy ý các số:
(1)
Ta mô tả cách nhận được cách ghi một số tùy ý trong hệ thống số với cơ sở (1).
Trong dãy (1) các số chủ chốt, tìm số lớn nhất không vượt quá . Chia cho và nhận được thương (không đầy đủ) và số dư :
, trong đó .
Số dư đầu tiên chia cho số chủ chốt tiếp theo . Đặt
,
trong đó , hoặc
.
(Lưu ý rằng ở đây chúng ta không loại trừ cả trường hợp — trong trường hợp này tất cả các thương riêng tiếp theo
và các số dư sẽ bằng không!) Bây giờ chia số dư mới cho ; ta nhận được
trong đó
hoặc
và cứ tiếp tục như vậy.
Cuối cùng, chia số dư áp chót cho , ta nhận được
trong đó .
(Vì , nên chia “số dư cuối cùng” cho nó là thừa: rõ ràng rằng .) Trong thực tế, phép chia nhiều lần như vậy thường được ghi liền nhau. Cách thực hiện điều này sẽ được chỉ ra bằng ví dụ đã xét về việc ghi tổng 499 rúp trong “hệ thống của người thu ngân”:
(Ở đây tất cả các phần v.v. được in bằng các chữ số màu đỏ, còn bản thân số và các số dư v.v. — bằng các chữ số màu xanh.)
§ 2. Các hệ thống ghi số theo vị trí
Có lẽ các bạn đã đồng ý rằng trong trường hợp cơ sở
ta sẽ làm việc với hệ thống ghi số thập phân thông dụng. Nhưng thay vì viết, chẳng hạn,
ta chỉ viết đơn giản là 403017.
Một người thu ngân đãng trí hoặc quá cẩn thận có thể chuẩn bị một bảng để ghi các khoản chi trả của mình, trong đó số lượng các tờ tiền đã phát hành với các mệnh giá khác nhau được ghi vào những cột riêng biệt. Trong bảng như vậy, khoản trả 499 rúp sẽ có dạng sau:
| | 100 | 50 | 25 | 10 | 5 | 3 | 1 |
| :— | :— | :— | :— | :— | :— | :— | :— |
| 499 | 4 | 1 | 1 | 2 | 0 | 1 | 1 |
Có thể nói rằng trong «hệ thống ghi số của người thu ngân» số 499 được ghi dưới dạng
Các hệ thống ghi số tương tự như những hệ thống đã xét trong hai ví dụ cuối (tức là hệ thống ghi số thập phân và «hệ thống của người thu ngân») được gọi là hệ thống ghi số theo vị trí (về ý nghĩa của biểu thức này chúng ta sẽ nói thêm ở dưới). Thay cho cách ghi cồng kềnh
trong hệ thống ghi số theo vị trí với cơ sở (1), thuận tiện sử dụng cách ghi gọn hơn gồm «chữ số»:
«».
Trong đó giả sử rằng các «chữ số» nhận được bằng phương pháp (thuật toán) đã được mô tả ở trên.
Из этого описания ясно, что в заданном базисе каждой натуральное число записьается единственным образом. Далее, так как «старшая цифра» получается как частное от деления на числа , которое по условию меньше (ибо иначе мы начали бы с деления на , а не на !), то . Поэтому,
6
Sự tồn tại và ký hiệu đặc biệt cho số không, gợi hình một con mắt khép hờ:
Dưới đây là vài ví dụ về cách viết số trong hệ thống Maya:
Điểm khác biệt cơ bản giữa cách viết số trong hệ đếm Ba-by-lon và hệ Maya với cách đánh số La Mã chính là nguyên tắc “theo vị trí” của các hệ này: trong khi ở người La Mã, chữ I luôn có nghĩa là một, còn V là năm, không phụ thuộc vào vị trí của các chữ ấy, thì ở người Ba-by-lon cổ và người Maya, giá trị của “chữ số” thay đổi tùy theo chỗ, hay “vị trí”, mà nó chiếm. Chính vì vậy, những hệ viết số như thế (trong đó có cả “hệ thập phân” thông dụng, được tạo ra ở Ấn Độ vào thế kỷ VIII—IX hoặc sớm hơn một chút) được gọi là hệ vị trí.
Bài tập
-
Viết trong “hệ đầy đủ của người thu ngân” (trong đó các số “then chốt” là: 10000, 5000, 2500, 1000, 500, 300, 100, 50, 20, 15, 10, 5, 3, 2 và 1, tương ứng với giá trị tính bằng cô-pếch của tất cả các loại giấy bạc và toàn bộ số tiền xu hiện có) số tiền 233 rúp 87 cô-pếch. Viết phép chuyển 23387 cô-pếch sang “hệ của người thu ngân” bằng “phép chia liên tiếp” (xem tr. 4).
-
Đọc số được viết theo hệ Ba-by-lon
-
Đọc số được viết theo hệ Maya
(Đây là số lớn nhất được phát hiện trong các di tích văn hóa Maya.)
§ 3. Các hệ đếm có cơ số cho trước
Đó là các hệ đếm có cơ sở
trong đó — một số nguyên bất kỳ lớn hơn một. Số này được gọi là cơ số của hệ đếm.
Trong số các hệ như vậy có hệ đếm thập phân thông dụng với cơ số , hệ sáu mươi phân Ba-by-lon () và hệ đếm nhị phân (), gần đây được sử dụng rộng rãi do nhu cầu của kỹ thuật tính toán. Với cơ số tùy ý , người ta nói về hệ đếm “d-phân”.
Trong hệ đếm -phân, cách viết có nghĩa như sau:
8
hơn 1, khác nhau hoặc giống nhau.
Trong hệ đếm như vậy, trong cách viết số
chữ số thứ nhất kể từ cuối có thể nhận giá trị 0, 1, 2, …, — 1. Chữ số tiếp theo có thể nhận giá trị từ 0 đến — 1; chữ số có thể nhận các giá trị từ 0 đến — 1 v.v.
Trong hệ đếm với cơ sở (3), cũng như trong hệ đếm -phân (mà hệ của chúng ta trở thành trong trường hợp ), mọi cách viết
đều có nghĩa, trong đó — các số tự nhiên sao cho v.v. Thật vậy, dễ kiểm tra rằng khi chuyển số sang hệ đếm của chúng ta theo phương pháp «chia liên tiếp» (xem trên, tr. 4), ta nhận được các chữ số:
Việc một tình huống thuận lợi như vậy không phải là quy luật chung, chúng tôi sẽ chỉ ra bằng ví dụ về một «hệ đếm» rất đơn giản.
2° Hệ đếm «chẵn».
Lấy làm cơ sở của hệ đếm tất cả các số chẵn (và số ):
Vì ở đây
và
với mọi ,
nên hệ đếm này, giống như hệ nhị phân, chỉ biết hai «chữ số»: 0 và 1. Quy ước ký hiệu các số viết trong hệ đếm «chẵn» này bằng màu đỏ. Khi đó, hiển nhiên,
v.v.
Và nói chung, mọi số được biểu diễn либо bằng một đơn vị với một số lượng nào đó các số không ở cuối (các số chẵn), hoặc bằng hai đơn vị với một số lượng nào đó các số không ở giữa. Phần lớn các dãy gồm số không và đơn vị không biểu diễn số nào trong hệ đếm «chẵn», vì trong đó đơn vị chỉ có thể đứng ở vị trí thứ nhất và — đôi khi — ở vị trí cuối cùng.
Và cuối cùng, còn một ví dụ nữa.
3° «Hệ của người bán hàng». Bộ quả cân tiêu chuẩn cho cân đĩa trong cửa hàng thường gồm các quả cân: 10 g, 20 g (2), 50 g, 100 g, 200 g (2), 500 g, 1 kg, 2 kg (2) và 5 kg.
Người bán hàng dùng bộ quả cân này như nhân viên thu ngân dùng các tờ tiền có trong quỹ. Cụ thể, khi cân hàng, trước hết anh ta đặt lên cân quả cân nặng nhất không vượt quá khối lượng hàng, sau đó đặt quả cân lớn nhất trong số các quả còn lại, v.v.
Chẳng hạn, khi cân một miếng thịt nặng 3 kg 460 g, anh ta dùng các quả cân được chỉ trên hình.
9
Khái quát hệ thống «biểu diễn số (trọng lượng) bằng một hệ thống quả cân cho trước» đã được tất cả các nhân viên thương mại và những người làm kinh doanh biết rõ này, ta đi đến hệ thống ghi số với cơ số
1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, …
trong đó 3 ккал 460 г được viết như sau
11020101000.
Trong hệ thống ghi số này, trong cách viết
chữ số cuối cùng chỉ có thể bằng 0 hoặc 1 (vì ); chữ số áp chót có thể nhận các giá trị 0, 1 hoặc 2 (vì ); chữ số thứ ba tính từ cuối lại chỉ có thể nhận các giá trị 0 và 1 (vì ); chữ số cũng chỉ có thể nhận các giá trị 0 và 1, còn chữ số lại có thể nhận các giá trị 0, 1 và 2 (vì ).
Và nói chung trong hệ thống ghi số này, tất cả các chữ số
có thể nhận các giá trị 0, 1 và 2, còn tất cả các chữ số khác — chỉ nhận các giá trị 0 và 1 (Vì vậy người bán hàng trong cửa hàng chỉ cần có hai quả cân hai ккал và chỉ một quả cân 1 ккал và 5 ккал.)
10
-
Các số của dãy cơ số phải thỏa mãn những điều kiện nào để trong cách viết các số chỉ xuất hiện hai chữ số: 0 và 1? Cần áp đặt thêm điều kiện nào lên các số để đồng thời không có hai chữ số 1 nào đứng liền nhau?
-
Dãy số
trong đó , được gọi là dãy Fibonacci. Chứng minh rằng hệ số «Fibonacci» thỏa mãn mọi điều kiện của bài toán trước. Hãy tìm trong hệ này tổng các số
a) ;
b) ;
c) .
- Có thể phân chia tất cả các số tự nhiên 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, … thành hai dãy tăng và sao cho với mọi không?
Sau một hồi suy nghĩ, dĩ nhiên bạn sẽ đoán ra cách chọn các dãy như vậy (điều này chỉ có thể làm theo một cách duy nhất)
Không dễ nhận ra quy luật trong việc tạo thành các cặp . Chẳng hạn, làm sao biết 100 thuộc về dãy nào trong hai dãy hoặc , nó ứng với số thứ tự nào, số nào sẽ đứng cùng nó trong cặp (mà không viết ra tất cả các và trước đó)?
Hóa ra, để phát biểu quy luật này, cần viết các dãy đó không phải trong hệ thập phân mà trong hệ đếm Fibonacci. Hãy thử tìm ra và chứng minh nó.
10
11
Nếu thí nghiệm cho thấy rằng trong các quá trình thuộc một loại nhất định, một đại lượng vật lý nào đó không thay đổi, thì có thể phát biểu «định luật bảo toàn» đại lượng ấy trong các quá trình thuộc loại đó. Ví dụ nổi tiếng nhất về một định luật như vậy là định luật bảo toàn năng lượng, được thỏa mãn trong mọi quá trình diễn ra trong những hệ được cách li tốt khỏi ảnh hưởng của các vật khác. Nhờ các định luật bảo toàn, thường có thể xác định kết quả cuối cùng của thí nghiệm chỉ từ các điều kiện ban đầu, không cần biết điều gì xảy ra ở các giai đoạn trung gian. Chẳng hạn, nếu động năng của một vật nào đó chuyển thành nhiệt, thì lượng nhiệt ấy không phụ thuộc vào cách chuyển hóa diễn ra.
Bài viết này nói về định luật bảo toàn từ thông. Đúng là định luật này chỉ được thỏa mãn trong những điều kiện đặc biệt và không có tham vọng giữ vai trò phổ quát như định luật bảo toàn năng lượng, nhưng trong phạm vi của mình nó cũng là một định luật rất hữu ích, có thể nói thêm là đẹp.
Trước hết, hãy xác định từ thông là gì. Hãy hình dung rằng trong không gian có một từ trường không đổi, đứng yên, với hình dạng phức tạp tùy ý. Có thể biểu diễn nó một cách trực quan bằng các đường sức từ, mà chiều của chúng chỉ chiều của từ trường (muốn vậy phải đặt mũi tên trên các đường), còn mật độ, tức là số đường đi qua một diện tích 1 cm² vuông góc với chúng, chỉ độ lớn của cường độ từ trường. Bằng những đường sức liên tục không cắt nhau, hoặc khép kín, hoặc kéo dài ra vô tận, có thể biểu diễn bất cứ từ trường nào, dù hình dạng của nó phức tạp đến đâu. Hơn nữa, trong mô hình đã mô tả sẽ không có chỗ nào cần phải thêm hoặc bỏ đi một đoạn đường để biểu diễn đúng cường độ từ trường. Như người ta vẫn nói, từ trường được cấu tạo như thế. Dù sao đi nữa, mọi cố gắng phát hiện bằng thí nghiệm những sai lệch khỏi quy tắc này cho đến nay đều không thành công. Như ta thấy ngay bây giờ, chỉ nhờ tính chất này của từ trường mới có thể đưa vào khái niệm từ thông.
Nếu trong không gian có một đường cong khép kín nào đó — «mạch» (ta sẽ coi nó được làm bằng một sợi dây mảnh), thì số đường sức từ bị mạch này bao quanh được gọi là từ thông qua mạch đó. Để đếm đúng số này, cần làm như sau. Trước hết — căng mạch ấy bằng một màng tưởng tượng (hình dạng tùy ý, chỉ không được thủng) và đánh dấu trên
12
các mặt khác nhau của nó — «mặt trước» và «mặt sau». Sau đó cần đếm tất cả các đường sức xuyên qua màng từ mặt sau sang mặt trước, rồi trừ đi số đường sức xuyên qua màng theo chiều ngược lại, nếu có những đường như vậy. Hiệu số đó cho ta độ lớn của từ thông, vì vậy nó có thể là số âm. Chính vì các đường sức từ không bị uốn cong, nên không quan trọng đường bao được căng bởi loại màng nào — căng một cách tiết kiệm hay khâu vào đường bao cả một cái lưới — từ thông vẫn thu được như nhau (hình 1). Từ thông được ký hiệu chung bằng chữ Ф (có lẽ vì nó giống một đường sức từ xuyên qua đường bao). Nếu từ trường được đo bằng gauss, thứ nguyên của Ф sẽ là (tức là ).
Nếu từ thông được đường bao bao quanh thay đổi theo thời gian một lượng trong khoảng thời gian , còn đường bao được làm bằng dây có điện trở , thì theo định luật cảm ứng điện từ trong đường bao bắt đầu có dòng điện tuần hoàn
( được biểu diễn bằng , — bằng giây, còn — bằng ôm). Dòng điện này trong đường bao chạy dưới tác dụng của sức điện động cảm ứng
Dấu trừ trong các công thức này liên quan đến điều sau: chúng ta coi là dương dòng điện trong đường bao tự tạo ra trong đó từ trường có từ thông dương (dòng điện như vậy chạy quanh đường bao theo chiều kim đồng hồ nếu nhìn «từ mặt sau»). Do đó, dấu âm chỉ ra rằng nếu từ thông giảm theo thời gian , thì dòng điện được tạo ra sẽ là dương và tự nó sẽ tạo ra từ thông dương. Ngược lại, nếu từ thông tăng lên, dòng điện trong đường bao tạo ra từ thông theo hướng ngược lại (quy tắc Lenz). Vì từ thông Ф là tổng của từ thông của trường bên ngoài và từ thông do chính đường bao tạo ra, nên sự cảm ứng dòng điện trong đường bao dẫn đến việc làm chậm sự thay đổi của tổng từ thông qua đường bao.
Giả sử lúc ban đầu dòng điện bằng không, còn từ thông được tạo ra bởi một nguồn trường bên ngoài nào đó, ví dụ như nam châm. Bây giờ nhanh chóng lấy nam châm ra. Khi đó trong đường bao đồng thời xuất hiện dòng điện, dòng điện này tự tạo ra một từ thông có cùng độ lớn, tức là không cho phép từ thông đi ra khỏi đường bao. Để trong đường bao có điện trở tồn tại dòng điện, tất nhiên cần phải có sự thay đổi từ thông. Vì vậy trong những thời điểm tiếp theo Ф vẫn sẽ giảm dần, nhưng càng chậm khi càng nhỏ. Tương tự, nếu chúng ta muốn tăng từ thông bên trong đường bao, điều đó chỉ có thể thực hiện được một cách từ từ.
Cần lưu ý một ưu điểm lớn của định luật cảm ứng điện từ: tất cả các lập luận và công thức của chúng ta vẫn đúng bất kể bằng cách nào chúng ta thay đổi từ thông qua đường bao — liệu chúng ta chỉ thay đổi từ trường hay còn di chuyển, uốn cong,
13
kéo giãn đường bao nằm trong trường này.
Bây giờ giả sử rằng đường bao của chúng ta làm bằng chất siêu dẫn, điện trở của nó, như đã biết, bằng không. Người đọc, tất nhiên, biết rằng tính siêu dẫn xuất hiện ở nhiều kim loại và hợp kim ở nhiệt độ thấp, vào khoảng vài độ theo thang nhiệt độ tuyệt đối. Cũng cần nhắc lại rằng tính siêu dẫn bị phá hủy dưới tác dụng của từ trường có cường độ vượt quá một giới hạn nào đó — từ trường tới hạn , phụ thuộc vào nhiệt độ gần như được chỉ ra trên hình 2. Đối với thiếc, chẳng hạn, ở những nhiệt độ thấp nhất gauss. Trong các trường lớn hơn , kim loại lại có điện trở.
Nếu trong một đường bao có điện trở nhỏ, từ thông thay đổi chậm, thì hiển nhiên rằng trong đường bao siêu dẫn nó sẽ được duy trì không đổi. Điều này có thể thấy trực tiếp từ công thức (1), chỉ cần để không nhận được số không ở mẫu số, phải viết nó dưới dạng . Khi thì . Đây chính là định luật bảo toàn từ thông trong đường bao có điện trở bằng không.
Chính việc kiểm nghiệm thực nghiệm định luật này đã chỉ ra rằng điện trở của chất siêu dẫn thực tế bằng không. Những phương pháp chính xác nhất không thể phát hiện sự giảm của từ trường trong một cuộn dây siêu dẫn kín, ngay cả khi thí nghiệm kéo dài vài năm.
Bây giờ xét một vài ví dụ về việc áp dụng định luật bảo toàn từ thông. Nếu chế tạo một ống bằng chất siêu dẫn có diện tích lỗ , đặt nó ở nhiệt độ cao trong một từ trường dọc có cường độ , sau đó làm lạnh nó xuống dưới nhiệt độ chuyển sang trạng thái siêu dẫn và tắt từ trường, thì trong ống còn lại từ thông «đóng băng» . Bây giờ ép ống hoặc đưa vào trong nó một thanh siêu dẫn sao cho tiết diện tự do giảm xuống còn . Khi đó ta thu được trong ống một trường mạnh hơn , vì từ định luật bảo toàn từ thông suy ra rằng . Chỉ cần sao cho trường mới không lớn hơn từ trường tới hạn của chất siêu dẫn ở nhiệt độ thí nghiệm, nếu không tính siêu dẫn bị phá hủy và từ thông trong ống sẽ giảm cho đến khi trường đạt tới giá trị .
Thực hiện thí nghiệm này đủ nhanh, có thể thu được một từ trường lớn cả trong ống làm bằng bất kỳ kim loại thường nào. Nếu bọc ống có từ trường bên trong bằng tất cả các phía-
14
nổ thuốc súng và tạo ra vụ nổ, thì có thể tạo ra từ thông và thu được trong ống, trong một khoảng thời gian ngắn, cỡ vài phần triệu giây, một trường có độ lớn mười triệu gauss. Sức mạnh của vụ nổ trong trường hợp này cần thiết không phải chủ yếu để vượt qua sức cản của kim loại, mà để nén chính từ trường. Trong thành ống xuất hiện dòng điện cảm ứng, và lên dòng điện trong từ trường tác dụng một lực. Vì vậy từ trường gây áp suất lên thành ống. Từ thông khi bị nén lại có tính chất giống như một chất đàn hồi. Có thể tính được rằng trường 10 triệu gauss sẽ tác dụng lên thành ống một áp suất xấp xỉ bốn triệu atmosphere.
Bằng những chất siêu dẫn mà chúng ta biết hiện nay không thể tạo ra những trường như vậy, nhưng trong các cuộn dây làm từ hợp kim siêu dẫn hiện nay đã thu được những trường cỡ 100 000 gauss (100 kilogauss). Dòng điện vào một cuộn dây siêu dẫn như vậy có thể đưa vào theo cách thông thường — qua hai dây dẫn được thả vào bình Dewar, nơi cuộn dây được đặt ở nhiệt độ thấp. Có thể trang bị cho cuộn dây thêm một dây siêu dẫn (hình 3, a), nối các cực mà vào đó các dây dẫn từ nguồn bên ngoài được đưa đến.
như vậy. Cuộn dây nung nóng dây dẫn đến trạng thái bình thường, trong đó nó có điện trở đáng kể (các hợp kim siêu dẫn ở trạng thái bình thường cũng như các hợp kim khác có điện trở lớn hơn nhiều so với các kim loại tinh khiết). Nếu đóng khóa , thì qua cuộn dây dòng điện và từ thông trong cuộn dây bắt đầu tăng theo quy luật dễ dàng suy ra từ công thức (2). Bỏ qua điện trở của các dây dẫn và điện trở trong của nguồn. Vì trong mạch không có điện trở tổng của tất cả các suất điện động phải bằng không, nên suất điện động cảm ứng phải bằng âm , trong đó — suất điện động của nguồn. Từ công thức (2) nhận được . Nếu cuộn dây có, chẳng hạn, số vòng với diện tích trung bình của một vòng , thì , trong đó — từ trường trung bình trong cuộn dây. Với để tạo ra trong cuộn dây từ trường 10 kilogauss cần 20 giây. Nếu sau một thời gian nào đó tắt bộ nung và mở khóa (hình. 3, 6), thì dây dẫn cùng với cuộn dây tạo thành một mạch siêu dẫn kín, trong đó từ thông sẽ giữ nguyên không đổi. Sự lý tưởng của việc tạo ra từ trường bằng cách này tỏ ra cực kỳ thuận tiện trong các nghiên cứu vật lý.
15
Hình 3. Sơ đồ mắc cuộn dây siêu dẫn với khóa siêu dẫn. Một phần của sơ đồ nằm ở nhiệt độ thấp. Sơ đồ cấp nguồn cho bộ phận nung nóng trong hình không được chỉ ra.
Sau khi đóng khóa siêu dẫn, các dây không còn cần thiết nữa và thậm chí còn có hại, vì qua chúng nhiệt xâm nhập vào bình Dewar.
Cũng có một phương pháp khéo léo khác để «bơm» từ thông vào các cuộn dây siêu dẫn, cho phép hoàn toàn tránh việc đưa dây dẫn vào bình Dewar. Sơ đồ của thiết bị dựa trên phương pháp này được chỉ ra trong hình 4. Cuộn dây mà để đơn giản chúng tôi thay bằng một mạch phẳng trong hình, được nối kín song song bằng hai dây siêu dẫn và . Nam châm có thể di chuyển gần mạch. Đường đi của đầu dưới của nó được chỉ ra trong hình 4 bằng đường chấm. Nam châm phải đủ mạnh để từ trường của nó có thể phá hủy tính siêu dẫn của các dây nhỏ và .
Các vị trí liên tiếp của nam châm khi bơm từ thông vào mạch được chỉ ra trên hình 5,—5,. Từ thông đi ra từ đầu nam châm được biểu thị bằng các chấm — dấu vết của các đường sức từ. Ở vị trí nam châm đã phá hủy tính siêu dẫn
16
dây dẫn , và khi nam châm chuyển động, từ thông đi vào mạch. Vào thời điểm từ thông nằm giữa các dây dẫn và . Sau đó từ thông chuyển sang mạch (các vị trí và ). Khi nam châm được đưa ra xa khỏi mạch (vị trí ), từ thông do nó đưa vào được phân bố lại, nhưng vẫn bị giữ lại bởi mạch . Tiếp theo chu trình lặp lại, và phần mới của các đường sức đi vào mạch .
Các ví dụ được xem xét ở trên liên quan đến những cách khác nhau để tạo ra từ trường. Cuối cùng, hãy nhắc đến một thiết bị có mục đích thực hiện nhiệm vụ hoàn toàn ngược lại — loại bỏ trường khỏi một thể tích nào đó một cách đầy đủ nhất có thể. Sử dụng hiện tượng siêu dẫn, nhiệm vụ này có thể được giải quyết bằng một cách đơn giản và hoàn hảo. Lấy một vỏ siêu dẫn bị ép dẹt và làm nó phẳng ra. Khi đó trong khoang được tạo thành từ trường sẽ bằng không (trên thực tế, dĩ nhiên, một trường nào đó vẫn còn tồn tại, nhưng trong mọi trường hợp, bằng cách này có thể tiến đến gần tùy ý). Trường bằng không thu được sẽ được giữ trong khoang kín lâu tùy ý, bất chấp những thay đổi của trường ở bên ngoài.
Trong trường hợp các chất siêu dẫn, định luật bảo toàn từ thông được thực hiện với độ chính xác lớn, nhưng cần lưu ý rằng nó cũng có thể được áp dụng gần đúng cho các mạch làm bằng mọi vật liệu khác — rắn, lỏng và thậm chí khí (plasma), nếu quá trình diễn ra đủ nhanh. Tuy nhiên, để xác định chính xác «đủ nhanh» có nghĩa là gì, chúng ta sẽ phải vượt ra ngoài phạm vi của bài viết này.
Bài tập
- Dòng điện đi qua cuộn dây siêu dẫn phụ thuộc vào thời gian như thế nào, nếu lưỡi (xem hình) bắt đầu dao động với một tần số nào đó, đóng và ngắt mạch?
Dòng điện ở thời điểm ban đầu bằng , trong đó — suất điện động của nguồn, còn — điện trở được mắc vào mạch.
-
Dòng điện trong cuộn dây sẽ tăng tỉ lệ thuận với thời gian. Dòng điện trong cuộn dây khác, liên kết cảm ứng với cuộn thứ nhất và được nối kín với một điện trở nào đó, thay đổi như thế nào?
-
Hai cuộn dây siêu dẫn một lớp dạng dài với số vòng và , chiều dài và và tiết diện và được nối song song bằng các dây dẫn siêu dẫn. Hãy xác định dòng điện được phân bố giữa chúng như thế nào, dòng điện này được đưa đến từ một nguồn chung. Các cuộn dây cách xa nhau đến mức từ trường của cuộn này không tác dụng lên từ trường của cuộn kia. (Tuy vậy, các cuộn dây và các dây dẫn nối chúng có thể được xem như một mạch siêu dẫn duy nhất.)
-
Khi bật từ trường vuông góc với mặt phẳng của vòng tròn bán kính , một điện lượng chạy qua vòng. Điện lượng nào sẽ chạy qua vòng dây nếu trong khi giữ nguyên từ trường, vòng được gấp thành «hình số tám», gồm hai đường tròn, trong đó bán kính của đường tròn nhỏ hơn bằng ? Mặt phẳng của «hình số tám» cũng vuông góc với từ trường.
-
Dựa trên một nam châm vĩnh cửu đặt thẳng đứng, ở một khoảng cách nào đó từ nó có một vòng dây siêu dẫn nhẹ, mặt phẳng của vòng vuông góc với trục của nam châm. Thả vòng dây ra, nó bắt đầu rơi sao cho luôn giữ vị trí nằm ngang. Vòng dây sẽ chuyển động theo phương thẳng đứng như thế nào?
17
SỐ HỌC
CÁC HỆ SỐ
NHỊ THỨC
D. B. Fuks, M. B. Fuks
Mọi học sinh đều biết các công thức này. Các số 1, 2, 1; 1, 3, 3, 1, cũng như các số nhận được theo cách tương tự khi nâng lên các lũy thừa 4, 5, …, được gọi là các hệ số nhị thức. Trong bài viết này trình bày các tính chất khác nhau của các hệ số nhị thức. Trong phần thứ nhất trình bày “lý thuyết chung”: phần lớn các định lý được chứng minh ở đây trước kia đã nằm trong chương trình học phổ thông. Trong phần thứ hai, chúng tôi chỉ ra cách hoàn toàn dễ dàng tìm số dư khi chia bất kỳ hệ số nhị thức nào cho bất kỳ số nguyên tố nào. Một số khẳng định của phần này được phát biểu dưới dạng giả thuyết. Có thể các độc giả của “Kvant” sẽ thử chứng minh chúng.
18
§ 1. Định nghĩa và những tính chất đơn giản nhất của các hệ số nhị thức
Nếu nâng nhị thức (binôm) lên một lũy thừa tự nhiên nào đó , thì hiển nhiên sẽ thu được một đa thức bậc (tức là bậc lớn nhất mà xuất hiện trong đa thức này sẽ bằng ). Ví dụ:
Hệ số của các đa thức này được gọi là hệ số nhị thức. Đối với chúng có những ký hiệu đặc biệt: hệ số của trong được ký hiệu là . Ví dụ, , , . Trong các sách giáo khoa đại số cũ, số được gọi là «số tổ hợp lấy từ ». Điều này có những lý do riêng, nhưng chúng ta không
Từ đây dễ dàng suy ra rằng
(chỉ cần áp dụng công thức (1) vào việc tính và nhân cả hai vế của đẳng thức nhận được với ). Công thức cuối cùng được gọi là nhị thức Newton. Từ đó có tên gọi của các hệ số — hệ số nhị thức.
Rõ ràng rằng — các số nguyên không âm và rằng khi (đa thức có bậc , và với không xuất hiện trong nó). Dễ dàng nhận thấy tiếp rằng . Các hệ số nhị thức khác , với , có thể tìm được bằng cách nâng lên các lũy thừa khác nhau. Giá trị của chúng với được đưa ra trong bảng.
Ta thấy rằng các hệ số nhị thức là những số tăng khá nhanh. Người đọc tinh ý sẽ nhận thấy trong sự sắp xếp các số này một loạt quy luật. Thông thường, các quy luật như vậy dễ dàng được suy ra từ định nghĩa của các hệ số nhị thức. Ở đây chúng ta chỉ chứng minh những quy luật chính trong số đó. Hãy bắt đầu với quy luật quan trọng nhất — cái gọi là đồng nhất thức Pascal.
Ta sẽ đánh dấu chúng: điều này không quan trọng đối với chúng ta. Vậy,
(1)
Định lý 1 (đồng nhất thức Pascal).
(2)
với mọi tự nhiên.
19
Chứng minh. Theo định nghĩa, là hệ số của trong đa thức . Để tìm hệ số này, cần nhân đa thức bằng . Nhân đa thức trong số đó, ta được đa thức . Thực hiện phép nhân cuối cùng, ta được
Trong biểu thức thu được, hệ số của bằng . Do đó,
Đẳng thức Pascal thuận tiện để tính các hệ số nhị thức. Chẳng hạn, nếu muốn bổ sung vào bảng của ta thêm một hàng nữa (hàng thứ mười một), thì chỉ cần cộng từng cặp các số đứng cạnh nhau trong hàng trước đó (hàng thứ mười):
Từ đây thấy rằng các hệ số nhị thức tiện ghi dưới dạng một bảng tam giác (xem hình minh họa-
3*
⟦trang 20⟧
Như vậy, công thức (3) đúng khi , và từ tính đúng đắn của nó đối với suy ra rằng nó đúng đối với . Nhờ đó công thức (3) được chứng minh với mọi .
Chúng tôi khuyên người đọc, khi lần đầu làm quen với công thức (3), hãy suy ra từ đó các đẳng thức đã biết và khi .
Công thức (3) đáng chú ý trước hết vì phân số ở vế phải của nó bằng một số nguyên, tức là tất cả các số nằm ở mẫu số của nó sẽ triệt tiêu với các số nằm ở tử số.
Định lý sau sẽ được sử dụng về sau.
Định lý 3. Nếu các số và nguyên tố cùng nhau (tức là ước chung lớn nhất của các số và bằng 1), thì chia hết cho .
Chứng minh:
Như vậy,
tức là số chia hết cho . Nhưng vì và nguyên tố cùng nhau, tức là không chia hết cho bất kỳ ước nguyên tố nào của số , nên chia hết cho .
Ví dụ, chia hết cho 9, chia hết cho 10.
Ta nêu thêm một số tính chất của các hệ số nhị thức:
Chúng tôi để lại cho độc giả việc chứng minh các tính chất này.
§ 2. Số dư khi chia các hệ số nhị thức cho các số nguyên tố
Trong đoạn này (cũng như trong đoạn tiếp theo), chúng ta sẽ phải thường xuyên dùng dạng «các số và có các số dư bằng nhau khi chia cho ». Thay cho dạng chung này, người ta dùng cách ghi rút gọn « (mod )». Nói cách khác, công thức « (mod )» có nghĩa là chia hết cho . Ví dụ, (mod 3), (mod 7), v. v. Công thức « (mod )» đôi khi được đọc như sau: «số đồng dư với số theo modulo » (tuy nhiên, chúng ta cũng sẽ không dùng các cách diễn đạt này).
Có hai tính chất rất quan trọng của ký hiệu ≡:
- Nếu (mod ) và — là một số nguyên, thì (mod ).
Thật vậy, nếu chia hết cho , thì cả cũng chia hết cho .
- Nếu (mod ) và (mod ), thì (mod ).
Thật vậy, nếu chia hết cho và chia hết cho , thì cả cũng chia hết cho .
Nhắc lại rằng mọi số tự nhiên đều có thể chia cho số tự nhiên «có dư», tức là có thể được viết một cách duy nhất dưới dạng , trong đó , là các số nguyên sao cho .
Mục đích chính của đoạn này là chứng minh khẳng định sau.
Định lý 4. Cho — là một số nguyên tố, và — là các số tự nhiên. Hơn nữa, cho và — là các thương khi chia các số và cho , còn và — là các số dư (tức là , , trong đó , , , — là các số nguyên và , ). Khi đó
Như chúng ta sẽ thấy dưới đây, định lý này cho phép tìm các số dư khi chia các hệ số nhị thức cho các số nguyên tố mà hầu như không cần thực hiện tính toán.
ло . Ta có , và do đó (mod 5). Theo tính chất thứ nhất của ký hiệu ≡ (xem đầu đoạn này) (mod 5). Theo tính chất thứ hai của ký hiệu ≡, (mod 5). Như vậy, khi chia cho 5 có cùng số dư như , tức là số 3.
Tương tự tìm được các số dư khi chia số cho các số nguyên tố khác. Ví dụ:
Như vậy, khi chia cho 2 có cùng số dư như 3, tức là số dư 1, tức là — là số lẻ.
Một ví dụ khác:
Ở đây chúng ta đã sử dụng rằng , vì . Kết quả là,
23
sao cho (mod 3), tức là chia hết cho 3.
Lưu ý rằng nếu ta áp dụng định lý 4 của chúng ta cho , trong đó , thì, viết , , dĩ nhiên ta sẽ có ; tuy nhiên không thể dự đoán số nào trong các số , sẽ lớn hơn. Nếu , thì theo định lý của chúng ta (mod ), tức là chia hết cho . Như ta đã thấy, để xác định số dư khi chia số cho , thông thường phải sử dụng định lý 4 vài lần; và mỗi lần có thể xuất hiện hiện tượng tương tự như đã mô tả ở trên, hơn nữa, bất cứ khi nào điều đó xảy ra, nó có nghĩa là số ban đầu cũng chia hết cho . Bằng cách tương tự, ta đã thu được rằng chia hết cho 3.
Ta thấy rằng càng lớn thì khả năng số chia hết cho càng cao. Dễ chứng minh mệnh đề chính xác hơn sau đây: tổng số các số với , là , trong đó số không chia hết cho ровно (ở đây là số nguyên tố, là số tự nhiên; chứng minh chỉ dựa trên định lý 3, chúng tôi để lại cho bạn đọc). Nhấn mạnh rằng khi lớn, các số nhỏ hơn nhiều lần so với số .
Chẳng hạn, trong các số với , có khoảng 26,2% không chia hết cho 3; nếu , thì khoảng 3,6%, còn nếu , thì khoảng 0,45%.
Để kết thúc, ta sẽ nói vài lời về một cách diễn giải rất trực quan của định lý 4, có thể thu được khi xét cái gọi là “tam giác Pascal theo môđun ”. Đó là tên gọi của bảng tam giác thu được từ tam giác Pascal nếu thay mỗi số trong đó bằng số dư của nó khi chia cho . Chúng tôi không chứng minh định lý nào về tam giác này, nhưng đề nghị bạn đọc xem hai hình (trên bìa và ở trang 22), trong đó vẽ các tam giác Pascal theo môđun 2 và 3. Hãy suy nghĩ xem các tam giác này được cấu tạo ra sao ở phần không nhìn thấy trên hình. Hãy cố gắng phát biểu định lý 4 sao cho nó trở thành một định lý về cấu tạo của tam giác Pascal theo môđun .
§ 3. Đôi điều về số dư khi chia các hệ số nhị thức cho lũy thừa của các số nguyên tố
Chúng tôi không xét, dưới một dạng tổng quát nào đó, vấn đề về số dư khi chia các hệ số nhị thức cho các hợp số. (Tuy nhiên, bạn đọc có thể tự suy nghĩ về điều này; chẳng hạn, số dư khi chia số cho 4 bằng bao nhiêu: một hay ba?) Chúng tôi sẽ chỉ kể về một hiện tượng đáng ngạc nhiên mà chúng tôi chưa giải thích được đến cùng.
Ta bắt đầu bằng vài phép tính. Dùng công thức hệ số nhị thức (xem § 1, công thức (2)), ta được
(Tất nhiên, mọi người đều biết rằng 1, 2, 4, 8, 16, 32, … là các lũy thừa liên tiếp của hai.) Bản thân các số thu được dường như không có gì đặc biệt; nhưng các hiệu liên tiếp của chúng lại bộc lộ những tính chất đáng kinh ngạc. Hãy xem chúng:
25
hơn nữa, mỗi số hạng trong ngoặc xuất hiện hai lần. Do đó, chia hết cho , điều phải chứng minh.
Như vậy, hiện tượng lạ về tính chia hết của các số cho các lũy thừa cao của hai phần nào đã được giải thích. Nhưng điều tương tự cũng quan sát được nếu thay hai bằng ba, năm, bảy. Thật vậy,
Nói ngắn gọn, dường như đúng rằng với nguyên tố, số
chia hết cho một lũy thừa cao của số . Nhưng chúng tôi không biết chứng minh điều đó thế nào.
Nhân tiện, nếu không nguyên tố thì không quan sát được điều gì tương tự. Chẳng hạn,
thậm chí không chia hết cho ;
thậm chí không chia hết cho .
Chúng tôi cho rằng một trong các độc giả của «Kvant» có thể hiểu được vấn đề phức tạp này của số học các hệ số nhị thức.
MỘT TRƯỜNG HỢP
VỚI DEDEKIND
Nhà truyền bá rộng rãi nhất của lý thuyết số irrational P. Dedekind, như đã biết, qua đời ngày 12 tháng 2 năm 1916 ở tuổi 84.
Tuy nhiên, ngay từ năm 1904, trong «Sổ ghi nhớ.dat dành cho các nhà toán học», được xuất bản như phụ lục của danh mục nhà xuất bản Teudner và dành cho những người tham dự đại hội toán học quốc tế lần thứ ba, diễn ra tại Heidelberg cùng năm đó, dưới ngày 4 tháng 9 năm 1899 đã ghi …ngày mất của P. Dedekind.
Người sau không quên viết cho người biên soạn cuốn sổ nói trên một bức thư đại ý như sau: “Kính gửi đồng nghiệp đáng kính! Trong «Sổ ghi nhớ.dat» đầy nội dung của ngài, ngài đã vui lòng nhớ đến cả tôi. Tôi hết sức biết ơn ngài vì điều đó. Tuy nhiên, tôi xin phép lưu ý ngài rằng trong việc chỉ ra ngày mất của tôi, ít nhất là năm, hẳn đã được ghi sai”.
Tờ 28
không đánh sốChép lại từ bản quét (zai-org/GLM-OCR) · Bản dịch máy từ tiếng Nga (gpt-5.6-terra)⟦không số trang⟧
F29. Tìm tốc độ bay hơi từ một đơn vị diện tích mặt nước vào chân không ở nhiệt độ 20°C.
(Áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ này bằng 17,5 mmHg.)
Trong bao lâu nước trong một chiếc đĩa lót tách trà thông thường, rót đầy, sẽ bay hơi hết!
Sự bay hơi của một lượng nước nhỏ thực tế không làm thay đổi độ ẩm không khí trong phòng, bằng 70 %.
⟦tờ 27⟧
F30. Trong máy quay phim và máy chiếu phim có 8 khung hình đi qua mỗi giây. Trên màn ảnh một ô tô có bánh xe, đường kính thực của chúng là 1 m, đang chuyển động. Hình ảnh các bánh xe quay 2 vòng mỗi giây. Vận tốc của ô tô là bao nhiêu?
G. L. Komkin
F31. Áp suất ánh sáng định hướng như thế nào đối với Mặt Trời một vật thể vũ trụ hình cầu, một nửa có mặt gương, còn nửa kia màu đen, hấp thụ hoàn toàn bức xạ Mặt Trời? Tâm trọng lực của vật thể nằm ở tâm quả cầu.
P. L. Kapitsa
F32. Trên mặt nước nổi một thanh gỗ có tiết diện vuông. Trong hai vị trí cân bằng được chỉ ra ở hình 1, vị trí nào sẽ bền vững? Khối lượng riêng của vật liệu làm thanh gỗ bằng một nửa khối lượng riêng của nước.
F33. Trên một vòng dây nằm ngang nhẵn, hai hạt có khối lượng và có thể trượt không ma sát. Ban đầu các hạt được nối bằng một sợi chỉ và giữa chúng có một lò xo nén. Sợi chỉ bị đốt. Sau khi các hạt bắt đầu chuyển động, lò xo được lấy đi. Ở chỗ nào trên vòng các hạt sẽ va chạm vào nhau vào cùng một lần? Các hạt va chạm đàn hồi tuyệt đối.
F34. Hình 2 vẽ một máy tĩnh điện giọt (máy phát Kelvin). Từ một ống vào một quả cầu kim loại cách điện có bán kính rơi các giọt nước, được tích điện đến điện thế . Điện thế giới hạn mà quả cầu có thể được tích điện phụ thuộc thế nào vào độ cao rơi của các giọt?
F35. Một vệ tinh bay ở độ cao 300 km. Có thể nhận ra những vật thể đứng yên nào trên một bức ảnh chụp từ vệ tinh, nếu thời gian phơi sáng là 0,2 giây?
M26. Giả sử rằng trong mỗi số báo của tạp chí chúng ta, mục “Kvaenta” sẽ có năm bài toán toán học. Ký hiệu là số thứ tự của bài toán đầu tiên của số báo thứ trong năm thứ (ví dụ, ). Hãy viết công thức tổng quát cho với mọi (, ).
Giải phương trình .
M27. Chứng minh rằng nếu , thì .
M28. a) Trong 19 quả cầu có 2 quả phóng xạ. Với bất kỳ một nhóm quả cầu nào, trong một lần kiểm tra có thể biết được liệu trong đó có ít nhất một quả phóng xạ hay không
28
là hình cầu hay không (nhưng không thể biết có bao nhiêu hình cầu như vậy trong đống). Chứng minh rằng sau 8 lần kiểm tra có thể tìm ra cả hai hình cầu phóng xạ.
- Trong 11 hình cầu có 2 hình cầu phóng xạ. Chứng minh rằng với ít hơn 7 lần kiểm tra không thể bảo đảm tìm ra cả hai hình cầu phóng xạ.
Olympiad Toán học Moskva lần thứ XXX
M29. n đồng tiền giống nhau nằm trên bàn, tạo thành một chuỗi khép kín (xem hình). Đồng tiền M có cùng kích thước sẽ quay bao nhiêu vòng trong thời gian nó lăn một lần quanh phía ngoài của toàn bộ chuỗi, như trong hình (đồng tiền M=2 côpếch)?
Đáp số thay đổi thế nào nếu đồng tiền M có bán kính khác bán kính của mỗi đồng tiền trong chuỗi k lần?
M30. Chứng minh rằng N điểm trên mặt phẳng luôn có thể được phủ bởi một số đường tròn không giao nhau, tổng các đường kính của chúng nhỏ hơn N và khoảng cách giữa bất kỳ hai đường tròn nào lớn hơn 1. (Khoảng cách giữa hai đường tròn được hiểu là khoảng cách giữa các điểm gần nhau nhất của chúng.)
V. I. Arpold
MMT
Những chữ cái này có nghĩa là: TRƯỜNG KỸ THUẬT TOÁN HỌC MOSKVA.
Cho đến nay MMT là cơ sở giáo dục trung học duy nhất đào tạo chuyên gia về toán ứng dụng. Từ mùa thu năm 1970, việc đào tạo theo chuyên ngành này sẽ bắt đầu tại một trong các trường kỹ thuật ở Leningrad và một trường kỹ thuật ở Dnepropetrovsk thuộc Bộ Chế tạo dụng cụ, phương tiện tự động hóa và hệ thống điều khiển của Liên Xô.
Thời hạn học tại MMT: đối với người đã tốt nghiệp 8 lớp phổ thông — 2 năm 10 tháng, còn đối với người đã tốt nghiệp 10 lớp — 1 năm 10 tháng. Những người tốt nghiệp trường kỹ thuật thành công sẽ nhận được một chuyên môn thú vị và cần thiết cho nền kinh tế quốc dân — nhân viên tính toán-toán học. Họ có thể làm việc tại các trung tâm tính toán, các phòng ban và phòng thí nghiệm ở các nhà máy, các liên hiệp ngành về kỹ thuật tính toán và các phòng thiết kế.
Nhưng điều quan trọng nhất là các sinh viên tốt nghiệp MMT nắm vững văn hóa toán học theo nghĩa rất cao của từ này.
Năm 1970 diễn ra đợt tuyển sinh tiếp theo vào MMT. Các kỳ thi tuyển sinh môn toán (vấn đáp) và văn học (viết) sẽ bắt đầu từ ngày 1 tháng 8. Nếu bạn quan tâm đến toán ứng dụng và muốn nhận thông tin về MMT, chúng tôi thông báo địa chỉ của trường:
Moskva E—43, phố Nizhnyaya Pervomayskaya, số nhà 14, Trường kỹ thuật toán học Moskva thuộc Bộ Phương tiện tự động hóa và Hệ thống điều khiển Liên Xô, điện thoại: 165—64—72.
Rất tiếc, hiện trường kỹ thuật chưa có ký túc xá.
29
Các kỳ thi tuyển sinh môn toán vào Viện Thép và Hợp kim Moskva là điển hình cho phần lớn các trường đại học kỹ thuật.
Tại các khoa MChMIS (luyện kim kim loại đen và hợp kim) và MTsRMIS (luyện kim kim loại màu và hợp kim), các môn chuyên ngành là toán viết, vật lý và hóa học; tại các khoa FH (vật lý-hóa học) và PMP (vật liệu và dụng cụ bán dẫn) — toán viết và vấn đáp, cùng vật lý. Cuộc thi tuyển cho tất cả các khoa được tiến hành riêng biệt.
Cần lưu ý rằng khoảng 19% (179 người) thành phần sinh viên mới được tuyển tại các trung tâm công nghiệp: Bekabad, Volgograd, Zaporozhye, Norilsk, Orsk, Cherepovets.
Nội dung các đề thi viết và vấn đáp hoàn toàn phù hợp với chương trình toán dành cho người vào đại học.
Hãy xét một trong các phương án được đưa ra tại các khoa MChMIS và MTsRMIS.
Phương án 1.
-
Giải phương trình
-
Giải bất phương trình
-
Rút gọn
-
Giả sử là trung điểm cạnh của hình thang (). Chứng minh rằng diện tích tam giác bằng một nửa diện tích hình thang .
-
Một hình lập phương cạnh được nội tiếp trong hình chóp tứ giác đều sao cho bốn đỉnh của nó nằm trên các cạnh bên, còn bốn đỉnh kia nằm trên đáy hình chóp. Các mặt bên của hình chóp nghiêng với mặt phẳng đáy một góc . Xác định thể tích hình chóp.
Lời giải
- Xác định điều kiện xác định của phương trình:
Bắt đầu giải phương trình. Ta có
suy ra
hay
Vì , ta được
hoặc
suy ra
30
hoặc
Các nghiệm thu được thuộc tập xác định của phương trình.
Đáp số:
- Để giải bất phương trình
ta nhận thấy rằng phân thức sẽ âm nếu tử số và mẫu số của nó trái dấu. Do đó, bất phương trình này tương đương với hai hệ bất phương trình:
hoặc
Giải các hệ này, ta tìm được tương ứng
tức là
Hệ thứ hai không có nghiệm, còn nghiệm của hệ thứ nhất là khoảng .
Đáp số: .
- Trước hết ta tìm các giá trị chấp nhận được của và :
Tiếp theo, nhận thấy rằng
Vì , và rút gọn phân số cho , ta được
- Cho (hình 1): — hình thang, .
Chứng minh:
Chứng minh. Kẻ đường trung bình của hình thang.
Khi đó , trong đó — chiều cao của hình thang. Mặt khác,
32
= 180° - 2α, theo định lý sin, ta tìm được rằng
AC = 2R sin (180° - 2α) = 2R sin 2α. Vì vậy
AO₁ = AC = R sin 2α.
Từ △ AEO₁, xác định chiều cao của kim tự tháp:
EO₁ = H = AO₁ · tg α = R sin 2α · tg α.
Diện tích đáy của kim tự tháp bằng
S_{ABCD} = 2 (S_{AO₁B} + S_{BO₁C}) =
= 2 [ AO₁² sin β +
- AO₁² sin (180° - β)] =
= 2R² sin² 2α sin β.
Thể tích V của kim tự tháp bằng
V = 2R² sin² 2α sin β · R sin 2α · tg α =
= R³ sin³ 2α tg α sin β.
Đáp số:
V = R³ sin³ 2α tg α sin β.
- Nhận thấy rằng
cos 2x - sin 2x =
= sin ( - 2x) - sin 2x =
= sin ( - 2x),
ta viết lại phương trình dưới dạng
hoặc
sin 10x + sin (2x - ) = 0,
suy ra
sin (6x - ) cos (4x + ) = 0.
Cho từng thừa số bằng không, ta được
x₁ = (8n + 1) (n = 0, ±1, …),
x₂ = (8k + 1) (k = 0, ±1, …).
- Xét hai trường hợp: 3x + 4 > 1 và 0 < 3x + 4 < 1.
Trong trường hợp thứ nhất ta được
hoặc
từ đó suy ra
-1 < x < 0, 0 < x < 4.
Trong trường hợp thứ hai ta có
hoặc
từ đó ta được
- .
Đáp số:
- ;
- -1 < x < 0; 0 < x < 4.
Khi giải bài này, nhiều người đã không xét điều kiện x ≠ 0 và vì thế gộp hai khoảng cuối thành -1 < x < 4.
- Ta có
⟦trang 33⟧
vì , tức là .
Cuối cùng ta được
Khi giải bài toán này, nhiều người quên điều kiện và vì thế mắc sai lầm khi khai căn.
Các kỳ thi viết cho thấy những điểm yếu chủ yếu sau đây ở thí sinh:
-
Vẫn còn nhiều sai lầm khi rút gọn các biểu thức đại số: thí sinh chưa thành thạo các phép toán với lũy thừa, mắc lỗi ở những chỗ cần dùng căn bậc hai số học (xem bài 4 của phương án 2 đã phân tích ở trên).
-
Nhiều thí sinh chưa nắm vững các công thức lượng giác, do đó nảy sinh sai lầm khi giải bài toán lượng giác hoặc chọn một con đường giải bài toán như vậy rất xa so với ngắn nhất.
-
Khi giải bất phương trình, có những sai lầm liên quan đến việc không biết cả các tính chất của bất phương trình lẫn các tính chất của hàm số. Chẳng hạn, rất thường xuyên thí sinh không xét điều kiện xác định của các hàm số có trong bất phương trình (xem bài 2 của phương án 1, bài 3 của phương án 2).
-
Khi giải các bài toán hình học không gian, trở ngại thường là việc không biết các khái niệm cơ bản của hình học không gian. Chẳng hạn, thí sinh thường xác định không đúng góc phẳng của góc nhị diện giữa các mặt bên kề nhau của hình chóp. Nhiều người lầm tưởng rằng góc phẳng trong trường hợp này là góc tại đỉnh của đa giác nằm ở đáy hình chóp.
Bây giờ hãy tự giải một số bài toán từ các phương án khác của kỳ thi tuyển sinh.
Các bài toán được đưa ra tại các khoa MЧМИС và MЦРМИС.
- Biến đổi thành tích
-
Tìm , nếu ; .
-
Chứng minh đẳng thức
-
Tính , nếu .
-
Chứng minh đẳng thức
- Giải bất phương trình
- Giải phương trình
- Giải bất phương trình
- Giải bất phương trình
- Giải hệ phương trình
- Giải hệ phương trình
- Giải hệ phương trình
- Tìm tất cả các giá trị thực của để hệ phương trình
có nghiệm thực.
- Tìm tất cả các giá trị của để tam thức
dương với mọi giá trị thực của .
34
-
Tìm những giá trị của để nghiệm của hệ
thỏa mãn các bất đẳng thức . -
Với những giá trị nào của thì các phương trình và đều có nghiệm thực?
-
Số phải biến thiên trong khoảng nào để cả hai nghiệm của phương trình nằm giữa -2 và 4?
-
Chứng minh rằng nếu đường trung tuyến và đường cao kẻ từ cùng một đỉnh của tam giác chia góc thành ba phần bằng nhau, thì tam giác là tam giác vuông.
-
Chứng minh rằng trong một ngũ giác đều, một trong các đoạn của những đường chéo cắt nhau bằng cạnh của ngũ giác.
-
Tam giác quay quanh đường phân giác . Chứng minh rằng diện tích các mặt được tạo ra bởi các cạnh và tỉ lệ như các thể tích thu được khi quay các phần và .
-
Chứng minh rằng nếu có thể nội tiếp một mặt cầu vào hình nón cụt, thì thể tích hình nón bằng tích của diện tích toàn phần của nó với chiều cao.
-
Chứng minh rằng thể tích hình nón bằng tích của toàn bộ diện tích bề mặt của nó với bán kính của mặt cầu nội tiếp.
Các bài toán đã được đề xuất tại các khoa ФХ và ПМП.
-
Một hình hộp chữ nhật được nội tiếp trong hình trụ, trong đó một cạnh của đáy bằng . Đường chéo của hình hộp tạo với mặt phẳng đáy một góc , và với mặt bên đi qua cạnh đáy đã cho một góc . Xác định diện tích xung quanh của hình trụ.
-
Xác định thể tích của hình chóp tứ giác đều có cạnh bên bằng , và góc nhị diện giữa các mặt bên kề nhau bằng .
-
Tính không dùng bảng
-
Giải phương trình
-
Giải bất phương trình
-
Giải bất phương trình
-
Giải bất phương trình
-
Giải bất phương trình
-
Giải bất phương trình
-
Chứng minh rằng khi
-
Giải phương trình
với . -
Rút gọn rồi giải phương trình
-
Giải hệ phương trình
-
Chứng minh rằng
-
Với những giá trị nào của tham số thì phương trình
có nghiệm thực?
V. V. Galdbere
36
Hình 1.
- Vẽ hình thang với đoạn thẳng cần tìm và kéo dài các cạnh bên của nó cho đến khi chúng cắt nhau tại điểm (hình 1). Phần kéo dài của đường thẳng cũng sẽ đi qua điểm , vì sẽ là trung tuyến của thu được. Theo giả thiết . Từ tính chất trung tuyến của tam giác vuông suy ra rằng
Nhiều người đã không sử dụng tính chất này của trung tuyến và gặp khó khăn khi giải bài toán. Tuy nhiên, không khó để nhận thấy rằng góc vuông chắn đường kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác. Tâm của đường tròn ấy nằm ở trung điểm của cạnh huyền, tức là ở chân trung tuyến. Do đó, và bằng nhau vì đều là bán kính. Từ đây suy ra tính chất đã nêu ở trên. Tiếp theo dễ dàng tìm được đoạn thẳng cần tìm:
- Theo ký hiệu của hình 2, diện tích xung quanh của hình nón
Đặt . Khi đó, vì vuông, , còn .
Theo giả thiết , do đó và
Chiều cao của hình nón
Từ đó tìm được , còn .
Diện tích xung quanh của hình nón là
5. Ta có , trong đó ,
tức là . Quy đồng, ta được
hoặc
và tiếp theo cho từng thừa số bằng không. Ở đây nhiều người đã không đặt nhân tử chung ra ngoài ngoặc, mà khai triển ngoặc trong biểu thức áp chót và đi đến phương trình bậc ba
mà họ không giải được.
Tuy nhiên, các phương trình bậc ba đơn giản, tức là những phương trình giải được bằng cách phân tích thành nhân tử, có thể gặp trong các kỳ thi tuyển sinh, và cần phải biết giải chúng.
Trong trường hợp này, biểu diễn 1 thành hiệu của các số 4 và 3, ta viết phương trình dưới dạng
Nhóm các hạng tử, ta viết
rồi
38
các nghiệm của nó
tức là và .
Các nghiệm thu được là thực với mọi thực. Đối với các giá trị nghiệm đã tìm được, cần yêu cầu điều kiện xác định được thỏa mãn, tức là
suy ra
(1)
Ngoài ra, theo điều kiện bài toán, các nghiệm phải có giá trị khác nhau. Điều này xảy ra nếu hoặc . Sau đó bất đẳng thức được thỏa mãn với các giá trị sau:
(2)
Đối chiếu các kết quả thu được (1) và (2) trên trục số (hình 3), ta được rằng mọi điều kiện đã đặt ra của bài toán đều được thỏa mãn với các giá trị sau:
Còn phải lưu ý rằng, vì và là nghiệm của phương trình đã cho, nên khi và biểu thức dưới dấu căn của nó nhất thiết là một bình phương hoàn chỉnh, và do đó không âm. Điều này cũng có thể kiểm tra bằng phép thế trực tiếp.
Sai lầm điển hình mà 70% thí sinh mắc phải trong bài toán này là không tính đến miền giá trị cho phép .
V. A. Nazaev
P. N. Torzhkov
BAO KHOAI TÂY
Trong bao có khoai tây nặng 100 kg với độ ẩm 99%. Khoai tây đã khô đi, độ ẩm giảm xuống còn 98%.
Khối lượng mới của nó là bao nhiêu?
CHỈ CÓ 2?
Mọi người đều biết rõ các quy tắc sau:
Hãy suy nghĩ về các câu hỏi sau:
-
Có tồn tại các số nguyên khác và sao cho
-
Có tồn tại các số hữu tỉ khác không?
-
Giả sử thêm rằng
trong đó — số nguyên, , . Điều này có thể hay không:
a) đối với thực;
b) đối với hữu tỉ.
-
Một số tự nhiên không chia hết cho 2, cho 3, cũng không cho 5. Tìm số dư khi chia lũy thừa bậc 4 của số này cho 480.
-
Hai người mua những cuốn sổ giống nhau: người thứ nhất 5 chiếc, người thứ hai 31 chiếc. Tiền thừa của người thứ nhất từ năm rúp chứa số rúp và cô-pếch bằng tương ứng với số cô-pếch và rúp mà tiền thừa của người thứ hai từ 25 rúp chứa. Một cuốn sổ giá bao nhiêu?
39
Chuyển động cơ học rất thuận tiện để biểu diễn trên đồ thị. Tính đơn giản và trực quan của chúng cho phép lập tức đánh giá tính chất của chuyển động ở các giai đoạn khác nhau và giải một số bài toán mà không cần tính toán.
Trong các kỳ thi tuyển sinh vào đại học, đồ thị thường được dùng trong các câu hỏi phụ. Vì vậy cần hiểu rõ đồ thị và biết phân tích chúng.
Đồ thị vận tốc
Trước hết hãy xét chuyển động thẳng. Chọn đường thẳng mà vật chuyển động theo làm trục tọa độ . Trên đó chọn điểm đầu và xác định vị trí của vật bằng tọa độ , tính từ điểm không này về một phía với dấu cộng, còn về phía kia — với dấu trừ. Nếu hướng chuyển động trùng với chiều dương của trục , vận tốc của vật được coi là dương, trong trường hợp ngược lại — là âm (hình 1).
Kẻ các trục tọa độ và đặt trên một trục thời gian , còn trên trục kia — vận tốc (hình 2). Bất kỳ đường nào trong các tọa độ này cũng biểu thị sự phụ thuộc bằng đồ thị của vận tốc vào thời gian. Có thể biết được gì từ đồ thị như vậy?
Đường thẳng , song song với trục ,
40
đặc trưng cho chuyển động với vận tốc không đổi . Việc vận tốc dương có nghĩa là hướng chuyển động trùng với hướng dương của trục . Quãng đường vật đi được từ thời điểm đến thời điểm bằng về độ lớn diện tích của hình chữ nhật phía trên: .
Đường thẳng trên hình 2 cũng tương ứng với chuyển động đều, nhưng theo hướng ngược lại (vận tốc âm). Quãng đường vật này đi được trong thời gian là một số dương, bằng về độ lớn diện tích của hình chữ nhật phía dưới: .
Từ đồ thị cũng có thể biết được độ thay đổi tọa độ của vật . Trong cả hai trường hợp, nó bằng về giá trị tuyệt đối diện tích hình dưới đồ thị ( hoặc ), nhưng trong trường hợp thứ nhất nó dương, còn trong trường hợp thứ hai — âm, vì trong trường hợp thứ hai và (hình 3).
Trong chuyển động nhanh dần đều, đồ thị vận tốc cũng là một đường thẳng, chỉ nghiêng một góc nào đó so với trục thời gian (hình 4). Ở đây là vận tốc của vật khi . Tang của góc nghiêng của đường thẳng so với trục bằng về độ lớn với gia tốc
Đường thẳng càng dốc thì gia tốc càng lớn.
Chuyển động tương ứng với đường thẳng trên hình 4 là chuyển động có gia tốc âm. Có thể nói rằng đó là chuyển động “chậm dần” không? Có thể, nhưng chỉ đến thời điểm , khi vận tốc và gia tốc có dấu khác nhau, tức là hướng về hai phía đối lập. Khi độ lớn của vận tốc tăng lên, vì hướng của vận tốc và gia tốc trùng nhau: cả hai đều âm.
Một ví dụ về chuyển động như vậy là sự bay của hòn đá ném thẳng đứng lên trên: lúc đầu vận tốc của nó giảm, sau đó đạt bằng không và cuối cùng, đổi hướng, nó quay trở lại. Gia tốc trong trường hợp này không đổi và bằng trừ (bỏ qua sức cản của không khí).
Quãng đường vật đi được từ thời điểm đến thời điểm bằng về độ lớn diện tích hình thang , còn quãng đường đi được từ thời điểm đến thời điểm bằng tổng diện tích các tam giác và . Độ thay đổi tọa độ của vật trong thời gian bằng hiệu diện tích các tam giác này, vì lúc đầu vật chuyển động theo một chiều (), rồi theo chiều kia ().
Nếu gia tốc của vật không không đổi, thì đồ thị vận tốc biểu diễn-
41
của đường cong (hình 5). Gia tốc tại bất kỳ thời điểm nào có thể tìm được bằng cách xác định tang của góc nghiêng của tiếp tuyến với đồ thị tại điểm có hoành độ .
Điều này dễ thấy nếu thay một đoạn của đường cong bằng một đoạn thẳng nhỏ. bằng gia tốc trung bình trong thời gian . Khi , đoạn thẳng tiến tới tiếp tuyến với đồ thị vận tốc, còn gia tốc trung bình trong thời gian tiến tới gia tốc tức thời tại thời điểm , tức là tới đại lượng .
Theo đường cong ở hình 5, dễ xác định rằng gia tốc lúc đầu tăng lên (tang của góc nghiêng các tiếp tuyến tăng), sau đó giảm, đi qua không (đoạn nằm ngang) và trở thành âm.
Như vậy, chúng ta thấy rằng đồ thị vận tốc cho phép nhận được tính chất chung của chuyển động, tìm quãng đường đã đi và độ thay đổi tọa độ, biết vận tốc và gia tốc tại bất kỳ thời điểm nào, cũng như đánh giá sự thay đổi của các đại lượng này trong quá khứ và tương lai.
Đồ thị vận tốc cũng có thể dựng cho chuyển động cong của vật. Nếu biết quỹ đạo, thì, chọn một trong các hướng dọc theo quỹ đạo làm hướng dương, có thể dựng đồ thị vận tốc giống như đã làm trong trường hợp chuyển động thẳng. Dấu của vận tốc sẽ cho biết hướng chuyển động, còn độ lớn của tung độ — độ lớn đại số của vận tốc.
Chẳng hạn, khi vật chuyển động theo đường tròn với vận tốc không đổi , đồ thị vận tốc sẽ là đường thẳng ở hình 2. Diện tích hình dưới đồ thị vận tốc trong trường hợp này cũng bằng về mặt số học với quãng đường vật đã đi. Đường thẳng sẽ đặc trưng cho chuyển động tương tự, nhưng theo hướng ngược lại ().
Đồ thị quãng đường và đồ thị tọa độ
Cần hiểu rõ sự khác nhau giữa các đồ thị này. Quãng đường vật đi được là một đại lượng dương, tăng lên không phụ thuộc vào hướng chuyển động của vật, vì vậy đồ thị quãng đường không thể đi xuống và nằm dưới .
Tọa độ đặc trưng cho vị trí của vật đối với điểm đầu đã chọn. Trong quá trình chuyển động, nó có thể tăng, giảm, đi qua không, dương và âm.
Chẳng hạn, tọa độ thay đổi đúng như vậy khi vật chuyển động dọc theo trục lúc đầu theo một hướng, rồi theo hướng khác (hình 6). Chúng ta thấy rằng độ thay đổi tọa độ cuối cùng
42
trong toàn bộ thời gian chuyển động bằng , còn quãng đường đi được trong cùng khoảng thời gian đó bằng . Trên những đoạn mà chuyển động không đổi hướng (ví dụ, hoặc ), độ biến thiên tọa độ bằng về trị tuyệt đối quãng đường đi được.
Xét đồ thị tọa độ chi tiết hơn.
Đường thẳng (hình 7), tạo với trục một góc , tương ứng với chuyển động đều, vì trong những khoảng thời gian bằng nhau vật đi qua những đoạn tọa độ bằng nhau . Tang của góc nghiêng của đường thẳng này, như dễ thấy từ hình vẽ,
bằng về trị số với vận tốc chuyển động:
(trong ví dụ của chúng ta chuyển động không đổi hướng, vì vậy độ biến thiên tọa độ trong thời gian chính xác bằng quãng đường đi được trong cùng thời gian đó).
Đường thẳng càng dốc, tang của góc nghiêng càng lớn và, do đó, vận tốc càng lớn. Điểm trên đường thẳng là tọa độ ban đầu của vật. Nó đặc trưng cho vị trí của vật tại thời điểm ban đầu (khi ). Theo thời gian, vật rời xa gốc tọa độ theo chiều dương ( và tăng).
Đường thẳng trên hình 7 cũng tương ứng với chuyển động đều, nhưng với vận tốc âm (). Khi , vật ở cách gốc tọa độ một khoảng . Nó chuyển động về phía vật thứ nhất, đến gốc tọa độ khi và tiếp tục chuyển động theo chiều âm.
Đồ thị quãng đường cho cả hai trường hợp được đưa ra trên hình 8. Đó là các đường thẳng tạo với trục hoành các góc và .
Chuyển động nhanh dần được biểu diễn trên đồ thị bằng một đường cong (hình 9). Nếu gia tốc không đổi, đường cong là một parabol. Tang của góc nghiêng của tiếp tuyến với đồ-
⟦trang 43⟧
độ lớn bằng giá trị số của vận tốc vật. Rõ ràng, nếu đường cong uốn như ở đoạn I (hình 9), tang của góc nghiêng tăng lên, và do đó vận tốc tăng; còn nếu đường cong uốn như ở đoạn II, vận tốc tăng. Đồ thị quãng đường tương ứng được cho trên hình 10. Chừng nào tọa độ của vật tăng, đồ thị quãng đường trùng với đồ thị tọa độ; khi tọa độ giảm, quãng đường vẫn tăng sao cho độ tăng của quãng đường bằng độ tăng của tọa độ.
Cần nhớ rằng vận tốc của vật không thể thay đổi đột ngột, vì vậy các đồ thị tọa độ và quãng đường không thể có chỗ gãy. Đồ thị tọa độ
tọa độ, chẳng hạn, không thể như trên hình 11. Tại thời điểm , vận tốc trong chuyển động như vậy phải thay đổi đột ngột từ đến , điều đó là không thể.
Hãy giải hai bài toán.
- Hai vật, cách nhau , bắt đầu chuyển động ngược chiều nhau với các vận tốc và . Chúng gặp nhau ở đâu và khi nào?
Bài toán được giải dễ dàng bằng đồ thị (hình 12). Ta sẽ coi vật thứ nhất chuyển động từ gốc tọa độ theo chiều dương, tức là trên đồ thị đi lên, còn vật thứ hai — từ điểm theo chiều âm, tức là trên đồ thị đi xuống (tọa độ tăng). Cả hai chuyển động được biểu diễn bằng các đường thẳng nghiêng đi về phía nhau và cắt nhau tại điểm tương ứng với tọa độ và thời điểm gặp nhau.
Độ nghiêng của các đường thẳng được xác định từ điều kiện: , . Từ đồ thị thấy rằng chúng gặp nhau tại điểm có tọa độ và .
Trong các kỳ thi thường yêu cầu bình luận về chuyển động được biểu diễn trên một đồ thị nào đó, và chỉ ra (vẽ) đồ thị của cùng chuyển động ấy trong các tọa độ khác trông như thế nào.
44
- Dựa vào đồ thị tọa độ (hình 13), hãy vẽ đồ thị gần đúng của vận tốc.
Thuận tiện là vẽ các đồ thị chồng lên nhau để có thể đối chiếu chúng tại cùng những thời điểm. Cần bắt đầu phân tích đồ thị từ những đoạn đơn giản nhất (trong bài toán của chúng ta là 1 và 5), nơi vận tốc giống nhau và không đổi về độ lớn (tang của các góc nghiêng bằng nhau và không thay đổi). Sau khi biểu diễn các đoạn này trên đồ thị vận tốc bằng những đường thẳng nằm ngang, có thể chuyển sang phân tích phần cong của đồ thị tọa độ.
Không khó để thấy rằng trên đoạn 2 vận tốc tăng (tang của góc nghiêng của tiếp tuyến tăng), trên đoạn 3 — giảm, tại điểm A vận tốc đạt giá trị ban đầu (tiếp tuyến song song với đường thẳng ban đầu), còn tại điểm B bằng không (tang bằng không). Trên đoạn 4 vật chuyển động theo hướng ngược lại, và vận tốc không đổi, âm. Tại điểm C vận tốc lại đi qua không rồi sau đó tăng đến độ lớn trước đó.
Để vẽ đồ thị thành công, dĩ nhiên cần luyện tập. Điều đó dễ thực hiện bằng cách vẽ các đồ thị trong một hệ tọa độ và dựng các đồ thị tương ứng với chúng trong hệ khác.
Hãy thử tự giải các bài toán sau.
-
Dựa vào đồ thị vận tốc (hình 14), hãy tìm các đồ thị tọa độ và gia tốc. Các giá trị âm của t có nghĩa gì?
-
Dựa vào các đồ thị tọa độ (hình 15), hãy vẽ các đồ thị vận tốc.
45
- Hình 16 biểu diễn chuyển động nào và nó sẽ trông như thế nào trên đồ thị vận tốc? Đoạn cuối của đường đồ thị là một parabol.
- Theo đồ thị gia tốc (hình 17), hãy vẽ các đồ thị vận tốc, tọa độ và quãng đường.
- Trong hai giây đầu, vật đi được 4 mét, sau đó, giảm tốc độ, nó chuyển động trong 4 giây theo cùng hướng và cuối cùng quay trở lại với tốc độ ban đầu. Trong mỗi giai đoạn trong ba giai đoạn, coi vận tốc là không đổi. Vật thứ hai bắt đầu chuyển động sớm hơn một giây từ
cùng điểm đó và chuyển động với vận tốc không đổi . Theo đồ thị quãng đường, hãy xác định: 1) vận tốc của vật thứ nhất ở giai đoạn thứ hai; 2) thời gian và vị trí gặp nhau của hai vật; 3) quãng đường vật thứ nhất đi được trong toàn bộ thời gian chuyển động.
-
Hai xe đạp xuất phát theo cùng một hướng cách nhau 10 giây. Xe thứ nhất trong 5 giây chuyển động với gia tốc , sau đó với vận tốc không đổi mà nó đã đạt được, còn sau khi xe đạp thứ hai xuất phát thì chậm dần với gia tốc . Xe đạp thứ hai chuyển động với gia tốc . Ngay khi vận tốc của hai xe đạp bằng nhau, cả hai tiếp tục chuyển động với vận tốc không đổi. Theo đồ thị vận tốc, hãy tìm: 1) khi nào và ở khoảng cách nào từ điểm xuất phát vận tốc của các xe đạp bằng nhau; 2) vận tốc này bằng bao nhiêu; 3) quãng đường xe đạp thứ nhất đi được cho đến lúc xe đạp thứ hai xuất phát.
-
Hai quả cầu bắt đầu đồng thời và với cùng vận tốc chuyển động trên bề mặt có dạng như hình 18. Vận tốc và thời gian chuyển động của các quả cầu sẽ khác nhau như thế nào khi chúng đến điểm ?
46
Lời giải các bài toán
kiểm tra đầu vào
vào Trường Toán học Hàm thụ 1970
A. L. Toom
Trong số đầu tiên của tạp chí chúng tôi (tr. 56), cũng như trên «Báo Giáo viên» (ngày 26 tháng 2 năm 1970), đã đăng các bài toán cần giải để được vào Trường Toán học Hàm thụ. ZMSh đã nhận được khoảng 6000 thư của học sinh lớp tám kèm lời giải các bài toán, khoảng 3000 em trong số đó được nhận vào trường.
Chúng tôi nghĩ rằng các bài toán không chỉ thu hút những người đã gửi thư đến ZMSh, mà còn nhiều độc giả khác của «Kvant», trong đó có cả những ứng viên tương lai của ZMSh, vì vậy hôm nay chúng tôi đăng lời giải các bài toán. Hầu như tất cả các bài toán đều được phân tích rất chi tiết, «đến nơi đến chốn», để làm sáng tỏ lời giải ngay cả cho những độc giả chưa được chuẩn bị tốt lắm. Để tiện cho độc giả, chúng tôi nhắc lại ở đây đề bài.
Giải được bài toán và nhận đáp số đúng vẫn chưa đủ: còn phải biết cách trình bày nó, mà điều đó hoàn toàn không dễ. Vì vậy chúng tôi khuyên cả những người đã giải các bài toán cũng nên đọc các lời giải này và so sánh với lời giải của mình. Dĩ nhiên, các lời giải nêu ở đây không phải là những lời giải duy nhất có thể có, nhưng khi đọc chúng, có thể hiểu cần ghi lời giải bài toán một cách chính xác và lôgic như thế nào.
47
Bài kiểm tra đầu vào
tại 3MSh năm 1970 (đề bài)
-
Một nhà toán học đi về nhà dọc theo bờ suối ngược dòng với vận tốc lớn gấp rưỡi vận tốc dòng nước, và cầm trên tay một cây gậy và một chiếc mũ. Vào một lúc nào đó, ông ném chiếc mũ xuống suối, nhầm nó với cây gậy, rồi tiếp tục đi ngược dòng với vận tốc cũ. Một thời gian sau ông nhận ra sai lầm, ném cây gậy xuống suối và chạy trở lại với vận tốc gấp đôi vận tốc của chiếc mũ. Đuổi kịp chiếc mũ đang trôi, ông lập tức vớt nó khỏi nước, quay lại và đi ngược dòng *) với vận tốc ban đầu. Sau 10 phút ông gặp cây gậy đang trôi theo suối. Ông đã về đến nhà sớm hơn bao lâu nếu không nhầm cây gậy với chiếc mũ?
-
Với mọi tam giác ABC, có tồn tại một điểm P sao cho cả ba điểm đối xứng với P qua các đường thẳng AB, BC và AC đều nằm trên đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC không?
-
Với những giá trị nào của a thì hiệu các nghiệm của phương trình ax²+x-2=0 bằng 3?
-
Trong năm năm học, một sinh viên đã thi 31 kỳ thi. Mỗi năm sau anh ta thi nhiều hơn năm trước. Ở năm thứ năm số kỳ thi nhiều gấp đôi năm thứ nhất. Anh ta thi bao nhiêu kỳ thi ở năm thứ tư?
-
Các đáy của một hình thang cân là 4 cm và 8 cm, diện tích của nó là 21 cm². Tia phân giác của góc tại đáy lớn cắt cạnh nào: đáy nhỏ hay cạnh bên của hình thang?
-
Mỗi chữ số của một số có bốn chữ số là số chính phương đều có thể giảm đi cùng một số sao cho thu được một số có bốn chữ số, cũng là số chính phương. Tìm tất cả các số như vậy.
-
Tổng các khoảng cách từ một điểm nằm bên trong một tứ giác lồi đến tất cả các đỉnh của nó có thể lớn hơn chu vi của nó không?
8**). Một trong ba tên găngxtơ, được biết đến
*) Từ “ngược” này đã bị bỏ sót do nhầm lẫn trong số 1 của “Kvant”, điều đó làm một số độc giả khó hiểu đề bài.
**) Trong các ấn bản khác, bài toán này được công bố với cách phát biểu khác:
Tin đồn đã đến tai Sa hoàng Đậu Rồng rằng cuối cùng đã có ai đó giết Rắn Gorynych. Sa hoàng Đậu Rồng biết rằng việc đó có thể do Ilya Muromets, Dobrynya Nikitich hoặc Alyosha Popovich làm. Và đây họ, đầy bụi đường, đã đến triều đình. Sa hoàng bắt đầu hỏi họ. Mỗi dũng sĩ đưa ra ba phát biểu. Họ nói như sau:
Ilya Muromets: 1) Không phải tôi đã giết Rắn Gorynych. 2) Tôi đã đi đến những xứ sở bên kia biển. 3) Alyosha Popovich đã giết Rắn Gorynych.
Dobrynya Nikitich: 1) Rắn Gorynych ở thành phố M dưới các biệt danh Archie, Boss và Wesley, đã lấy cắp một chiếc cặp (có tiền). Khi thẩm vấn, mỗi người trong số họ đã đưa ra ba phát biểu:
Archie: 1) Tôi không lấy chiếc cặp.
2) Vào ngày xảy ra vụ trộm, tôi đã rời thành phố M.
3) Wesley đã lấy chiếc cặp.
4) Boss: 1) Wesley đã lấy chiếc cặp.
2) Nếu tôi có lấy nó, tôi cũng sẽ không thú nhận.
3) Dù sao tôi cũng có nhiều tiền.
Wesley: 1) Tôi không lấy chiếc cặp.
2) Từ lâu tôi tìm một chiếc cặp tốt.
3) Archie nói đúng khi nói rằng anh ta đã rời M.
Trong quá trình điều tra, người ta xác định rằng trong ba phát biểu của mỗi người, có hai phát biểu đúng và một phát biểu sai. Ai đã lấy cắp chiếc cặp?
-
Tìm các số x và y sao cho x>y>0 và x³+7y=y³+7x.
-
Một diện tích hình vuông kích thước 100 m×100 m được lát bằng các tấm vuông 1 m×1 m có bốn màu: trắng, đỏ, đen và xám—sao cho không có hai tấm nào cùng màu tiếp xúc với nhau (tức là không có cạnh hoặc đỉnh chung). Có thể có bao nhiêu tấm đỏ?
-
Giải phương trình
(x²+6x-4)(x²+6x-3)=12. -
Cho tam giác ABC. Tìm các điểm K và H nằm lần lượt trên các cạnh AB và BC, sao cho BK=KH=HC.
-
Tìm tất cả các số p sao cho p²+13 cũng là số nguyên tố.
LỜI GIẢI BÀI TOÁN
- Trước hết, nhận xét rằng thời gian bị nhà toán học đánh mất, tức là thời gian cần tìm, gồm hai phần: a) thời gian ông chạy ngược trở lại, ký hiệu là t (phút); b) thời gian ông đã dùng để đi bộ quãng đường mà ông đã chạy; vì ông chạy nhanh gấp đôi khi đi bộ, nên thời gian này bằng 2 t, còn toàn bộ thời gian bị mất bằng 3 t.
Vậy chỉ cần tính t. Ký hiệu vận tốc dòng chảy là v. Khi đó vận tốc đi bộ bằng , còn vận tốc chạy bằng 3v. Xét tình huống từ lúc nhà toán học, ném một chiếc gậy xuống nước, đánh dấu, cho đến lúc ông gặp chiếc gậy đang trôi về phía ông. Ông chạy lén lút giết A-lê-sa Pô-pô-vích. 2) Nếu ta có giết hắn, thì cũng không nói. 3) Còn rất nhiều thế lực ô uế.
Còn A-lê-sa Pô-pô-vích: 1) Không phải ta giết Rắn Gô-rư-nưch. 2) Ta từ lâu tìm xem nên lập chiến công nào ở những xứ sở hải ngoại.
Sau đó vua Đậu Hà Lan biết rằng mỗi dũng sĩ đã nói thật hai lần, còn một lần thì nói dối. Ai đã giết Rắn Gô-rư-nưch?
48
thời gian với vận tốc và do đó đã chạy quãng đường . Sau đó cậu ấy đi ngược lại với vận tốc và trong phút đã đi quãng đường . Cây gậy đã trôi suốt thời gian ấy, tức là phút, với vận tốc và đã trôi quãng đường . Rõ ràng, quãng đường thứ nhất trong các quãng đường tính ở đây bằng tổng hai quãng đường kia:
Rút gọn cho , ta được , từ đó .
Đáp số: phút.
Có thể giải bài toán này bằng đồ thị (xem hình 1; ở đây — khoảng cách từ cửa sông ngược dòng, — thời gian; đường màu đỏ — hành trình của nhà toán học; các đoạn màu xanh — hành trình của mũ và cây gậy trôi). Theo điều kiện và , từ đó có thể tìm được tỉ số các đoạn và , từ đó phút.
- Điểm phải thỏa mãn phương án thứ ba:
- điểm , đối xứng với qua , nằm trên đường tròn ngoại tiếp;
- điểm , đối xứng với qua , nằm trên đường tròn ngoại tiếp;
- điểm , đối xứng với qua , nằm trên đường tròn ngoại tiếp.
Trước hết, hãy tìm tất cả các điểm , thỏa mãn biến thể thứ ba 1). Mọi điểm như vậy tạo thành một đường tròn đối xứng với đường tròn ngoại tiếp qua (được vẽ màu trắng trong hình 2).
Như vậy, điều kiện 1), đặt ra đối với điểm , có thể được phát biểu lại như sau:
1’) điểm nằm trên đường tròn , đối xứng với đường tròn ngoại tiếp qua .
Hoàn toàn tương tự, ta thấy rằng các điều kiện 2), 3) có thể được diễn đạt lại thành điều kiện điểm nằm trên các đường tròn , đối xứng với đường tròn ngoại tiếp qua và .
Cần выяснить xem với mọi tam giác có tồn tại điểm nằm đồng thời trên cả ba đường tròn hay không, nói cách khác, với mọi tam giác, ba đường tròn này có đi qua một điểm hay không. Ta sẽ chứng minh rằng điều này quả thật đúng với mọi tam giác .
Nghĩ ra một lập luận phù hợp ngay cho mọi tam giác khá khó (vấn đề là chúng ta không biết trước điểm giao của các đường tròn và nằm ở đâu — bên trong tam giác hay bên ngoài nó, ở phía nào đối với mỗi đường thẳng và , v.v., và nếu lập luận phụ thuộc vào vị trí của điểm , thì phải xét một số trường hợp riêng). Nhưng để tiết kiệm chỗ, chúng tôi vẫn đưa ra chính một lời giải như vậy, phù hợp ngay cho mọi trường hợp, tuy có phần nhân tạo.
Lưu ý rằng đường tròn có thể nhận được từ đường tròn không chỉ bằng phép đối xứng qua cạnh , mà còn bằng phép đối xứng tâm qua điểm — trung điểm của cạnh , tức là bằng phép quay quanh điểm một góc . Còn điều gì sẽ xảy ra nếu cùng với đường tròn ta quay cả tam giác ? Rõ ràng, nó sẽ chuyển thành , tam giác này bổ sung thành hình bình hành , đồng thời nội tiếp đường tròn (hình 3). Thực hiện các phép dựng tương tự đối với các cạnh và , ta sẽ nhận được bốn tam giác bằng nhau, cùng tạo thành một
51
a 2l < 3l.
Điều viết ở đây, chỉ bằng một cuộc nói chuyện khác, không ràng buộc gì, có thể xem là lời giải.
Lời giải chính xác của bài toán này «dành cho bài thi viết» có thể có dạng, chẳng hạn, như sau: dựng tứ giác ABCD và điểm O bên trong nó, như trên hình 6, trong đó BD ⊥ AC, AM=BM=DM=1, OM=100, CM=101. Khi đó
Vì BC < OB + OC = OB + 1, nên 2 \cdot BC < 2 \cdot OB + 2 và do đó, AB + BC + CD + DA < 2\sqrt{2} + 2 \cdot BO + 2 < 100 + 2 \cdot BO + 2 = OA + OB + OC + OD.
8*). Có ba giả thiết về việc ai đã lấy cắp chiếc cặp. Xét lần lượt chúng để выяснить, giả thiết nào mâu thuẫn với điều kiện.
1). Giả sử Archie lấy cắp chiếc cặp. Khi đó lời khai thứ nhất và thứ ba của anh ta là sai, còn trong điều kiện nói rằng chỉ một trong các lời khai là sai. Vậy giả thiết này mâu thuẫn với điều kiện; Archie không thể lấy cắp chiếc cặp.
2). Giả sử Boss lấy cắp chiếc cặp. Khi đó lời khai thứ nhất của anh ta là sai, vì thế hai lời khai còn lại phải đúng. Đúng là trong lời khai thứ hai của anh ta có phần ngầm hiểu rằng chính anh ta, Boss, không lấy chiếc cặp, nhưng anh ta không nói thẳng điều đó, nên không có mâu thuẫn. Tiếp theo, lời khai thứ ba của Archie khi đó là sai, vì thế hai lời khai đầu phải đúng. Vì lời khai thứ hai của Archie đúng, nên lời khai thứ ba của Wesley cũng đúng, và vì lời khai thứ nhất đúng, nên lời khai thứ hai sai.
Ta thấy rằng không có mâu thuẫn nào với
*) Bài toán về Rồng Gorynych được giải tương tự. (ĐÁP ÁN: Dobrynya Nikitich đã giết Rồng Gorynych.)
điều kiện nảy sinh. Vậy Boss có thể đã lấy cắp chiếc cặp.
3). Giả sử Wesley lấy cắp chiếc cặp. Khi đó lời khai thứ nhất của anh ta sai, vì thế lời khai thứ hai và thứ ba đúng. Vì lời khai thứ ba của Wesley đúng, nên lời khai thứ hai của Archie cũng đúng. Lời khai thứ nhất và thứ ba của Archie cũng đúng. Vậy cả ba lời khai của Archie đều đúng, điều này mâu thuẫn với điều kiện. Wesley không thể lấy cắp chiếc cặp.
Đáp án: Boss lấy cắp chiếc cặp.
Chú ý. Có thể nào, sau khi xét giả thiết rằng Boss lấy cắp chiếc cặp và thấy rằng nó thỏa mãn điều kiện, chỉ cần dừng lại ở đó và coi nó đã được chứng minh không? Không.
Bởi vì có thể xảy ra rằng những dữ kiện thu thập trong điều kiện nói chung không đủ để xác định chính xác ai đã lấy cắp chiếc cặp.
- Biến đổi:
Vì , nên , do đó ngoặc thứ hai bằng không:
Mỗi trong ba số là số nguyên, dương và nhỏ hơn bảy. Khi đó chỉ có thể bằng 1 hoặc 2 (ngay khi ). Vì , nên . Thay vào, ta thấy rằng đây là nghiệm của bài toán.
Đáp án: .
- Trước hết hãy xác nhận rằng có thể lát diện tích bằng các viên gạch theo yêu cầu trong điều kiện. Chẳng hạn, có thể làm như trên hình 7. Quy luật xét các viên gạch trên toàn bộ diện tích được thấy rõ từ phần được hướng dẫn. Các đường đậm được vẽ để quy luật này dễ hiểu hơn. Với cách xét các viên gạch như vậy, mỗi màu có 2500 viên. Vậy số viên gạch đỏ có thể là 2500. Ta sẽ chứng minh rằng không thể có số viên gạch nào khác.
Giả sử diện tích được lát gạch theo một cách nào đó phù hợp với các điều kiện. Chia nó thành các hình vuông , mỗi hình chứa 4 viên gạch, như trên hình 7. Có tất cả 2500 hình vuông như vậy. Xét một hình vuông như thế. 4 viên gạch tạo thành nó tiếp giáp nhau từng đôi một bằng cạnh. Vì vậy tất cả chúng phải có màu khác nhau, tức là mỗi màu một viên. Vì trong mỗi hình vuông có một viên gạch đỏ, mà có 2500 hình vuông, nên cũng có 2500 viên gạch đỏ.
- Đặt . Khi đó
52
Bây giờ cần giải hai phương trình:
- , , ;
- , , , .
Đáp số: , , , .
-
- Phân tích. Vì , nên . Kẻ . Vì , nên . Nhưng tổng của chúng bằng góc ngoài : (xem hình 8). Vậy mỗi góc bằng một nửa của nó:
-
Dựng hình. Cho . Chia đôi và dựng góc sao cho tia nằm cùng phía đối với đường thẳng như điểm . Giả sử tia cắt cạnh (chứ không phải phần kéo dài của nó) tại điểm . Dựng góc sao cho tia nằm cùng phía đối với đường thẳng như điểm . Giả sử tia cắt cạnh (chứ không phải phần kéo dài của nó) tại điểm . Các điểm đã dựng là các điểm cần tìm.
-
Chứng minh. Theo cách dựng , do đó .
Tiếp theo,
do đó .
53
Bút chì trong khuy áo vét
Lấy một chiếc bút chì, tạo một rãnh ở gần một đầu, rồi buộc một vòng bằng dây sao cho chiều dài đoạn dây trong vòng nhỏ hơn hai lần khoảng cách từ rãnh đến đầu kia của bút chì (xem hình 1). Bây giờ dùng các đầu dây còn lại buộc vòng vào bút chì, ôm quanh bút chì theo rãnh, trước đó luồn vòng vào khuy áo vét, còn bút chì vào vòng như chỉ trên hình 2. Rãnh cần thiết để vòng được gắn chặt vào bút chì.
Bây giờ hãy thử, không tháo dây, không làm đứt dây, không bẻ gãy bút chì, tháo bút chì khỏi áo vét của bạn.
Một câu chuyện nhỏ gắn với bài toán này. Năm 1951, nhà toán học Xô viết xuất sắc, nay là viện sĩ thông tấn của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô, I. R. Shafarevich giảng khóa bài giảng đầu tiên của mình tại Đại học Quốc gia Moskva. Trong giờ nghỉ, các sinh viên đã chỉ cho ông bài toán này. Igor Rostislavovich thử cách này, cách khác, nhưng … bút chì vẫn ở trên áo vét của ông trong giờ giảng tiếp theo, và cả sau đó.
Vài ngày sau, khi Igor Rostislavovich xuất hiện trong buổi giảng tiếp theo của mình, bút chì vẫn tiếp tục trang trí áo vét của ông. Tuy nhiên, bài giảng bắt đầu bằng việc Shafarevich long trọng giải thoát mình khỏi món trang trí này.
Còn bạn sẽ làm thế nào?
Hình 1.
Hình 2.
⟦trang 54⟧
Trong số báo trước, chúng tôi đã bắt đầu đăng các bài toán dành cho hình chữ nhật, việc học theo đó bắt đầu từ năm học 1970—1971 *).
Trong số này của «Kvant» chúng tôi đăng các bài toán mới.
Chúng tôi đề nghị bạn đọc giải chúng hoặc gửi nhận xét về chúng.
-
Petya thiếu 7 cô-pếch để mua một phần kem, còn Masha thiếu 1 cô-pếch. Khi đó họ gộp số tiền mình có lại. Nhưng số tiền ấy cũng không đủ mua một phần kem. Một phần kem giá bao nhiêu?
-
Tôi đi trên một chuyến tàu chạy với vận tốc 40 km một giờ, và thấy rằng trong 3 giây mismo cửa sổ của tôi có một chuyến tàu ngược chiều dài 75 m đi qua. Chuyến tàu ngược chiều chạy với vận tốc bao nhiêu?
-
Một hành khách đi trên xe điện nhận thấy một người quen đang đi dọc theo tuyến xe điện theo chiều ngược lại. Sau 10 giây, hành khách xuống xe điện và đi đuổi theo người quen. Sau bao lâu anh ta sẽ đuổi kịp người quen, nếu anh ta đi nhanh gấp 2 lần người quen và chậm hơn xe điện 5 lần?
-
Trong bài này phép chia được mã bằng chữ-
*) N. Ya. Vilenkin, K. I. Neshkov, S. I. Shvartsburg, A. D. Semushin, A. S. Chesnokov, T. F. Nechaeva, dưới sự biên tập của A. I. Markushevich, «Matematika», lớp 5, «Prosveshchenie», 1969.
số. Những chữ giống nhau biểu thị những chữ số giống nhau. Hãy thử giải mã phép tính:
-
Trong 100 khối lập phương, 80 khối có một mặt đỏ, 85 khối có một mặt xanh lam, 75 khối có một mặt xanh lục. Số nhỏ nhất các khối lập phương có các mặt của cả ba màu là bao nhiêu?
-
Biểu thị bằng một bất đẳng thức các khẳng định: số a lớn hơn —1, và cũng số a ấy nhỏ hơn 1.
-
Bốn vận động viên — Anya, Valya, Galya và Dasha — chiếm bốn vị trí đầu trong cuộc thi thể dục, và không có hai người nào trong số họ cùng chiếm hai vị trí nào đó. Trước câu hỏi mỗi người trong họ chiếm vị trí nào, ba khán giả đã đưa ra ba câu trả lời khác nhau:
- Anya — thứ hai, Dasha — thứ ba;
- Anya — thứ nhất, Valya — thứ hai;
- Galya — thứ hai, Dasha — thứ tư. Trong mỗi câu trả lời này, một khẳng định đúng, còn khẳng định kia sai. Mỗi vận động viên chiếm vị trí nào?
- Tìm một số có năm chữ số mà khi nhân với 9 cho một số được viết bằng chính các chữ số ấy nhưng theo thứ tự ngược lại.
55
Trong cuốn sách của nhà toán học và nhà phổ biến khoa học nổi tiếng người Úc U. U. Sawyer*) bản chất của tư duy toán học được làm sáng tỏ, các ý tưởng cơ bản và những động lực của toán học được trình bày. Tác giả bằng một hình thức sắc sảo và hấp dẫn cho thấy toàn bộ sự vô lý của quan niệm đã ăn sâu rằng toán học là một khoa học khô khan và hình thức. Chúng tôi đăng ở đây bản kể lại rút gọn phần mở đầu của cuốn sách này.
*) U. U. Sawyer, Khúc dạo đầu cho toán học, M., «Giáo dục», 1965.
⟦tờ 56⟧
Hầu như mọi phát minh toán học đều dựa trên một ý tưởng rất đơn giản. Sách giáo khoa thường che giấu sự thật này. Chúng thường chứa những suy diễn cồng kềnh và do đó tạo ra ấn tượng rằng các nhà toán học là những người ngồi suốt đời bên bàn viết và chuyển hàng tấn giấy. Đó là chuyện vô nghĩa. Nhiều nhà toán học làm việc rất thành công trong phòng tắm, trên giường, khi chờ tàu hoặc khi đi xe đạp (tốt hơn là khi giao thông thưa). Các phép tính toán học được thực hiện trước hoặc sau phát minh. Bản thân phát minh nảy sinh từ những ý tưởng cơ bản.
Ít người hình dung được phạm vi hoạt động của toán học hiện đại lớn đến mức nào. Có lẽ sẽ dễ nắm vững mọi ngôn ngữ hiện có hơn là toàn bộ tri thức toán học được biết đến hiện nay. Tôi nghĩ rằng có thể học hết mọi ngôn ngữ trong một đời người trọn vẹn, còn toàn bộ toán học thì dĩ nhiên là không. Hơn nữa, khối lượng tri thức toán học không giữ nguyên. Mỗi năm lại công bố những phát minh mới. Chẳng hạn, năm 1951, để trình bày tóm tắt tất cả các bài báo toán học xuất bản trong năm, đã cần 900 trang in khổ lớn. Chỉ riêng tháng Giêng đã nêu 451 nhan đề, trong đó các bài báo và sách xem xét những vấn đề mới được tóm tắt; chỉ trong một số ít bài có nhắc đến những sự kiện đã biết.
Một người muốn theo kịp mọi điều mới trong toán học sẽ phải đọc mỗi ngày khoảng 15 bài báo, phần lớn có dung lượng lớn và chứa những lập luận toán học phức tạp. Khó mà mơ đến việc hoàn thành một nhiệm vụ như vậy.
Những phát minh mà các nhà toán học thực hiện đa dạng đến mức, có lần ai đó, dường như khi vắng mặt, đã đề nghị định nghĩa toán học là “mọi điều mà các nhà toán học làm”. Dường như chỉ một định nghĩa rộng như vậy mới có thể bao quát mọi thứ thuộc về toán học. Các nhà toán học giải quyết những vấn đề mà trước đây không được coi là toán học, và khó dự đoán trong tương lai họ còn sẽ làm gì.
Chính xác hơn sẽ là định nghĩa: “Matematika là sự phân loại mọi bài toán có thể có và các phương pháp giải chúng”. Có lẽ định nghĩa này cũng mơ hồ, vì nó sẽ bao gồm cả những mục như quảng cáo trên báo: “Hãy đem mọi nỗi lo âu trong lòng đến với dì Minnie”, điều mà chúng ta hoàn toàn không muốn nói đến.
Đối với chúng ta, định nghĩa sau là đủ: “Matematika là sự phân loại và nghiên cứu mọi quy luật có thể có và các phương pháp giải chúng”. Từ “tính quy luật” ở đây được dùng theo một nghĩa mà nhiều người có thể không đồng ý, cụ thể là theo nghĩa rộng nhất, như tên gọi của bất cứ loại quy luật nào có thể được trí óc nhận biết.
Mọi lý thuyết toán học nhất thiết phải kết hợp trong mình sức mạnh của phương pháp. Quy định kết hợp trong mình sức mạnh của phương pháp quy định kết hợp trong mình sức mạnh của phương pháp.
khả năng áp dụng vào các khoa học tự nhiên, và vẻ đẹp, tính hài hòa, hấp dẫn đến mức đối với trí óc. Chúng tôi cho rằng định nghĩa toán học của chúng tôi đáp ứng những yêu cầu chung ấy.
Điều thú vị là các nhà toán học “thuần túy”, chỉ được dẫn dắt bởi cảm nhận về tính hài hòa của hình thức toán học, thường đi đến những kết luận mà về sau hóa ra cực kỳ quan trọng đối với khoa học. Người Hy Lạp đã nghiên cứu các tính chất của elip hơn một nghìn năm trước khi Kepler sử dụng các ý tưởng của họ để xác định quỹ đạo các hành tinh. Bộ máy toán học của thuyết tương đối đã được tạo ra ba mươi — năm mươi năm trước khi Einstein tìm được ứng dụng của nó trong vật lý. Có thể nêu ra nhiều ví dụ tương tự. Mặt khác, nhiều lý thuyết và bài toán hài hòa mà bất kỳ nhà toán học “thuần túy” nào cũng xếp vào toán học, lại nảy sinh từ vật lý.
Các nhà thực hành, theo quy luật, không có quan niệm về toán học như một phương thức phân loại mọi bài toán. Kinh nghiệm chung là chỉ học những phần toán học đã tỏ ra hữu ích cho chuyên ngành của họ. Vì thế họ hoàn toàn bất lực trước những bài toán mới. Chính khi đó họ tìm đến toán học để xin giúp đỡ. (Sự phân công lao động giữa các kỹ sư và các nhà toán học này có lẽ là hợp lý: đời người quá ngắn để đồng thời học cả lý thuyết trừu tượng lẫn nghề kỹ sư.) Cuộc gặp gỡ
⟦trang 57⟧
Quan hệ giữa nhà toán học và kỹ sư thường rất thú vị. Kỹ sư, hằng ngày làm việc với máy móc, quen với chúng đến mức không thể hiểu cảm giác của người lần đầu nhìn thấy một cái máy. Anh ta dồn cho nhà toán học cố vấn của mình một khối lượng khổng lồ các chi tiết, mà đối với người kia hoàn toàn chẳng có ý nghĩa gì. Sau một thời gian, kỹ sư đi đến kết luận rằng nhà toán học là một người hoàn toàn ngây thơ và cần phải giải thích cho anh ta những điều đơn giản nhất như cho một đứa trẻ hoặc Socrates. Nhưng ngay khi nhà toán học hiểu máy làm gì và người ta đòi hỏi gì ở nó, anh ta chuyển bài toán sang ngôn ngữ các thuật ngữ toán học. Sau đó anh ta có thể nói với kỹ sư một trong ba điều:
- rằng bài toán này đã biết và đã được giải;
- rằng đây là một bài toán mới mà anh ta có thể thử giải;
- rằng đây là một trong những bài toán mà các nhà toán học nhất định sẽ cố giải, và có thể còn phải qua nhiều thế kỷ trước khi dù chỉ một bước được thực hiện để giải nó, nên kỹ sư sẽ phải giải nó bằng thực nghiệm. Đáng tiếc, trường hợp thứ ba gặp phải thường xuyên đến chán nản. Nhưng trường hợp thứ nhất và thứ hai cũng khá thường xuyên, và chính khi đó nhà toán học, nhờ hiểu biết về các quy luật, có thể mang lại ích lợi trong những lĩnh vực mà theo một nghĩa nào đó anh ta không biết.
Nhà toán học phải có những phẩm chất nào?
Mọi nhà toán học đều có sự táo bạo của trí óc. Nhà toán học không thích được kể cho nghe về điều gì đó, anh ta muốn tự mình đi đến mọi thứ. Dĩ nhiên, nếu bạn kể cho các em rằng chưa ai có thể chia một góc thành ba phần bằng nhau bằng thước thẳng và compa, bạn nhất định sẽ thấy một hai cậu bé ở lại sau giờ học và cố tìm lời giải. Việc trong hai nghìn năm không ai giải được bài toán này không ngăn các em hy vọng rằng mình có thể làm được điều đó trong giờ nghỉ ăn trưa. Điều này, dĩ nhiên, không thật khiêm tốn, nhưng cũng không chứng tỏ sự tự phụ của các em. Các em chỉ chưa sẵn sàng chấp nhận bất cứ định luật nào, trong khi trên thực tế đã chứng minh rằng không thể chia một góc thành ba phần bằng nhau bằng thước thẳng và compa. Nỗ lực tìm lời giải của các em cũng cùng loại với nỗ lực biểu diễn số 2 dưới dạng một phân số hữu tỉ.
Một học sinh giỏi luôn cố đi trước. Nếu người ta dạy em hoàn thành bình phương, em nhất định sẽ đến hỏi xem có thể giải phương trình bậc ba bằng cách hoàn thành lập phương hay không. Những học sinh khác trong lớp không đặt những câu hỏi như vậy. Phương trình bậc hai đã đủ với các em, các em không tìm thêm khó khăn.
Chính ham muốn nghiên cứu này là đặc điểm phân biệt thứ hai của nhà toán học. Đó là một trong những lực thúc đẩy sự phát triển của nhà toán học. Nhà toán học nhận được sự thỏa mãn từ những tri thức mà anh ta đã lĩnh hội và luôn hướng tới những tri thức mới.
Ý này có thể giải thích bằng ví dụ về số mũ phân số trong khóa đại số ở trường. Dễ hình dung một người, sau khi làm quen qua loa với số mũ phân số và âm, bắt đầu thắc mắc tất cả những điều đó cần để làm gì. Rốt cuộc phải vượt qua biết bao khó khăn logic! Tôi cho rằng người đã phát hiện số mũ phân số trước hết đã làm việc với số mũ nguyên và nhận được sự thỏa mãn lớn từ công việc ấy, đến mức muốn phát triển phần này, và sẵn sàng nhận lấy rủi ro logic. Bởi vì lúc đầu một khám phá mới hầu như luôn là vấn đề của niềm tin, và chỉ về sau, khi trở nên rõ ràng rằng đó thực sự là một khám phá, mới cần tìm một sự biện minh logic làm thỏa mãn những nhà phê bình khó tính nhất.
Sự quan tâm đến quy luật là phẩm chất cần thiết thứ ba của nhà toán học. Ngay từ đầu số học đã gặp các quy luật. Chẳng hạn, từ bốn viên đá có thể xếp thành một hình vuông, còn từ năm viên thì không thể.
58
Năng khiếu toán học, cũng như năng khiếu âm nhạc, biểu hiện rất sớm, từ bốn tuổi, đôi khi còn sớm hơn. Một cậu bé đã từng nói với tôi: “Cháu thích từ September (tháng Chín), vì nó thành sEptEmbEr.” Bản thân tôi chưa từng nhận thấy sự luân phiên đều đặn giữa nguyên âm và phụ âm trong từ này. Nó thực sự đối xứng hoàn hảo. Một đứa trẻ như vậy, dĩ nhiên, sẽ thích số học.
Khả năng khái quát hóa là một trong những yếu tố quan trọng nhất xác định một nhà toán học. Phạm vi những vấn đề mà một nguyên lý chung nào đó có thể áp dụng càng rộng, nó càng thường giúp chúng ta thoát khỏi khó khăn. Poincaré nói: “Giả sử tôi đã làm một phép tính phức tạp và hết sức vất vả mới nhận được kết quả; nhưng mọi công sức của tôi sẽ trở nên vô ích nếu chúng không giúp dự đoán kết quả trong những phép tính tương tự khác, nếu chúng không cho phép thực hiện chúng một cách chắc chắn hơn, tránh những sai lầm và lầm lạc mà lần đầu tôi đã phải cam chịu.”
Sau khi được khái quát hóa, kết quả trở nên hữu ích hơn. Có thể bạn sẽ ngạc nhiên rằng sự khái quát hóa hầu như luôn luôn cũng làm đơn giản kết quả. Một lựa chọn rộng lớn dễ tiếp nhận hơn một lựa chọn ít rộng hơn. Một định lý tổng quát hiếm khi chứa điều gì rắc rối; mục đích của nó là hướng sự chú ý của bạn vào những sự kiện thực sự quan trọng.
Trong toán học sơ cấp, chúng ta gặp một hỗn hợp gồm đủ thứ chi tiết quan trọng và không quan trọng. Trong toán học cao cấp, chúng ta cố gắng tách các yếu tố khác nhau và nghiên cứu từng yếu tố riêng biệt. Theo nghĩa này, toán học cao cấp, có lẽ, đơn giản hơn nhiều so với toán học sơ cấp.
Tất cả những điều chúng ta đã nói ở trên đều nhằm mở rộng phạm vi những vấn đề thuộc quyền của toán học. Nghiên cứu, phát hiện các quy luật, giải thích ý nghĩa của từng quy luật, sáng tạo những quy luật mới theo mẫu những quy luật đã biết — tất cả các loại hoạt động này đều mở rộng phạm vi tác động của toán học. Theo quan điểm thực hành, việc theo dõi mọi kết quả đã thu được trở nên cực kỳ khó khăn, và không thể nói rằng sự tích tụ các định lý không liên hệ với nhau là một cảnh tượng đáng mừng. Vừa là những con người thực tiễn vừa là nghệ sĩ, các nhà toán học cảm thấy cần phải tập hợp tất cả những kết quả rời rạc ấy.
Không có gì ngạc nhiên khi toàn bộ lịch sử toán học gồm những quá trình xen kẽ của “mở rộng” và “thu hẹp”. Chẳng hạn, một bài toán nào đó thu hút sự chú ý của các nhà toán học, hàng trăm bài báo được viết ra, mỗi bài chỉ làm sáng tỏ một mặt của chân lý. Vấn đề phát triển. Rồi một thiên tài nào đó, dựa trên toàn bộ dữ liệu đã được thu thập với bao khó khăn, tuyên bố: “Tất cả những gì chúng ta biết trở nên gần như hiển nhiên nếu nhìn nó từ một quan điểm như thế này.” Sau đó, không ai, trừ các sử gia toán học, còn cần phải nghiên cứu hàng trăm bài báo riêng lẻ. Những kết luận rời rạc được hợp nhất thành một học thuyết đơn giản, những sự kiện quan trọng được tách khỏi vỏ trấu, và con đường trực tiếp đến kết luận mong muốn mở ra cho mọi người. Khối lượng tri thức cần nghiên cứu đã giảm đi. Nhưng đó vẫn chưa phải là kết thúc. Sau khi phương pháp mới trở thành tài sản chung, những vấn đề mới sẽ nảy sinh mà nó không đủ để giải quyết, và việc tìm kiếm lời đáp lại bắt đầu, các bài báo lại được công bố, quá trình “mở rộng” lại bắt đầu.
Nếu có thể quy tất cả tri thức về hai định luật chung, nhà toán học sẽ không thỏa mãn. Ông sẽ không yên lòng cho đến khi chứng minh được rằng cả hai định luật ấy dựa trên một nguyên lý. Nhưng ngay cả khi đó ông cũng không hạnh phúc, trái lại, ông sẽ trở nên bất hạnh, vì sẽ không còn gì để làm. Nhưng triển vọng về một sự thống nhất các định luật như vậy là không thể có. Cuộc sống là như thế: lời giải của một vấn đề luôn tạo ra một vấn đề mới; nếu không, cuộc sống sẽ không thể chịu đựng được. Luôn có và sẽ luôn có tài liệu để nghiên cứu và những khó khăn cần vượt qua.
Và sẽ luôn như vậy. Và nếu hóa ra rằng mọi toán học bản chất chỉ xem xét các hiện tượng có các tính chất A, B và C, các nhà toán học lập tức sẽ hỏi: «Điều gì sẽ xảy ra nếu một đối tượng nào đó chỉ có một trong các tính chất này? Còn nếu không có tính chất nào trong số đó?» Và họ lại lao vào công việc.
60
Dãy , tương ứng với bằng , , tức là .
Về bài “Định luật bảo toàn từ thông”
- Dòng điện không thay đổi.
- Tốc độ biến thiên của từ thông qua các cuộn dây tỉ lệ với tốc độ biến thiên của dòng điện, tức là không đổi. Điều đó có nghĩa là suất điện động cảm ứng trong cuộn dây thứ hai không đổi. Dòng điện cũng không đổi.
- Tổng từ thông qua mạch phải bằng không. Từ thông qua cuộn dây thứ nhất có độ lớn bằng .
còn qua cuộn dây thứ hai là ( và – độ lớn các dòng điện trong các cuộn dây). Cho hai biểu thức này bằng nhau, ta được .
Xét rằng , ta tìm được
- Điện tích chạy qua một vòng dây tỉ lệ với sự biến thiên của từ thông bất kỳ của nó:
Còn sự biến thiên của từ thông tỉ lệ với sự biến thiên của diện tích mạch.
Nếu không gấp vòng dây lại mà xếp sao cho được “hình số tám”, thì giá trị mới của từ thông sẽ bằng ( – từ thông ban đầu qua mạch), – , do đó .
Nếu bóp chỗ thắt của vòng dây rồi lật vòng tròn nhỏ hơn nữa, thì
Nếu lật vòng tròn lớn hơn, thì
Dấu trừ cho biết rằng chiều chuyển động của điện tích ngược với chiều mà nó đã chuyển động khi bật từ trường.
- Nếu vòng dây là siêu dẫn, thì khi nó chuyển động, dòng điện trong vòng dây sẽ tăng lên sao cho tổng từ thông cảm ứng từ qua vòng dây không thay đổi. Chiều dòng điện trong vòng dây sẽ sao cho vòng dây bắt đầu bị nam châm đẩy ra. Ở một thời điểm nào đó, lực tác dụng lên vòng dây từ phía nam châm sẽ cân bằng trọng lượng của vòng dây, nhưng vì tại thời điểm đó vòng dây có một vận tốc nào đó, nên nó sẽ vượt qua vị trí cân bằng. Vòng dây sẽ có vận tốc hướng về phía đó. Vòng dây lại đi qua vị trí cân bằng, v.v. Vì khi dòng điện đi qua chất siêu dẫn không tỏa nhiệt, nên sẽ xuất hiện các dao động quanh các vị trí cân bằng.
Cho bài “Các thí nghiệm nhập môn”
- .
- .
-
- .
- .
- .
- .
- .
- .
- .
- .
- .
- .
- .
- .
61
-
-
. -
-
.
-
.
-
.
-
.
-
.
-
.
-
.
-
.
Về bài «Đồ thị chuyển động»
- Xem hình 1. Bất kỳ đường cong nào trên hình trên đều phù hợp với đồ thị vận tốc. Nếu biết rằng khi , thì nghiệm là đường thẳng . âm đặc trưng cho thời điểm trước thời điểm được coi là ban đầu.
Hình dưới cho đồ thị gia tốc.
-
Xem hình 2.
-
Xem hình 3.
-
Xem hình 4.
-
Từ các điểm và cần vẽ các đường thẳng có cùng độ nghiêng, đặc trưng cho chuyển động của vật thứ nhất ở giai đoạn thứ nhất và thứ ba (các đường trắng trên hình 5). Đường thẳng nối các đầu mút của những đường đã vẽ tương ứng với chuyển động ở giai đoạn thứ hai, còn vận tốc ở giai đoạn này là (nếu và được biểu diễn theo cùng một tỉ lệ). Chuyển động của vật thứ hai được biểu diễn bằng đường màu xanh lam, giao điểm của các đường xác định vị trí và thời điểm gặp nhau. 1) m/giây; 2) giây, giây, m, m, 3) m
Hình 1.
62
-
- Đường màu vàng trong hình 6 là đồ thị vận tốc của người đi xe đạp thứ nhất, còn đường màu đỏ là của người thứ hai. giây kể từ lúc người đi xe đạp thứ nhất xuất phát, m;
- m/ giây; 3) m.
- Vận tốc ở cuối chuyển động là như nhau. Điều này suy ra từ định luật bảo toàn năng lượng. Thời gian chuyển động của quả cầu thứ hai nhỏ hơn (nó chuyển động với vận tốc trung bình lớn hơn).
63
Các đồ thị gần đúng của vận tốc chuyển động của các viên bi được biểu diễn trên hình 7. Vì các viên bi đi qua những quãng đường bằng nhau, nên diện tích các hình dưới đồ thị vận tốc phải bằng nhau. Muốn vậy, phải lớn hơn .
Các đáp án cho những câu hỏi đặt trong mục “Sự lẫn lộn”
- Số có dạng , trong đó hoặc 13. Vì vậy bình phương của số có dạng hoặc . Lũy thừa bậc bốn (trong cả hai trường hợp) có dạng .
Vì vậy số dư của phép chia cho 480 bằng 1.
- Nếu giá một quyển sổ là cô-pếch (rõ ràng ), thì
Suy ra ,
do đó chia hết cho 101. . Với ta được — điều này không thể (149 không chia hết cho 3), với ta có: , . (Hệ
có nghiệm hiển nhiên , .
Về bài toán «Dấu hiệu chia hết cho 7»
Đúng. Hiệu giữa các số đang xét chia hết cho 7, vì
Trong mỗi hạng tử, có thể đặt số 7 làm thừa số chung.
64
đến
thư tòa soạn
Mỗi ngày, bưu điện chuyển đến tòa soạn «Kvant» những xấp thư mà qua đó, dường như, có thể học địa lý: những địa chỉ đầy hình ảnh gọi tên hàng chục thành phố và làng mạc quen thuộc và xa lạ của đất nước ta. Những lời gửi gắm của bạn đọc ấy rất khác nhau. Trong những thư này là yêu cầu về khả năng đặt báo, trong những thư khác là lời khuyên nên làm tạp chí tốt hơn thế nào, trong những thư thứ ba là lời giải các bài toán đã đăng hoặc những bài toán do chính tác giả thư nghĩ ra.
Đặc biệt nhiều bưu thiếp đã đến sau số đầu tiên. Và ở đây thật vui khi ghi nhận rằng đại đa số thư là của học sinh. Tuy nhiên, đôi khi không phải chính học sinh mà cha mẹ các em kể về những ấn tượng. Như vậy, có thể rút ra kết luận rằng tạp chí đã đến nơi — nó chủ yếu được đọc bởi những người mà nó được tạo ra cho họ. Đồng thời, thật đáng mừng rằng trong số các cộng tác viên của chúng tôi có giáo viên toán và vật lý, sinh viên các trường sư phạm, kỹ sư, công nhân…
Dĩ nhiên, trước hết chúng tôi quan tâm đến đánh giá chung về tạp chí. Trong những thư mà chúng tôi đã nhận được cho đến nay, đánh giá ấy về cơ bản là thuận lợi, mặc dù việc số đầu tiên chậm hai tháng hoàn toàn có thể làm hỏng tâm trạng của các bạn đọc. Đa số đã viết như vậy: tạp chí được yêu thích, mặc dù được chuyển đến rất chậm…
Sự chậm trễ trong việc ra mắt «Kvant» cũng làm tòa soạn buồn, và tòa soạn gửi đến bạn đặt báo lời xin lỗi sâu sắc, đồng thời thông báo rằng đang thực hiện mọi biện pháp để các số tiếp theo của tạp chí ra đúng hạn.
Bạn đọc đã thích điều gì? Một số em không chỉ viết về ấn tượng chung của mình… “Tạp chí cần thiết đặc biệt cho những ai thực sự yêu vật lý và toán học… Rất tốt là phải làm việc với nó. Em đã hài lòng khi học các bài của A. N. Kolmogorov «Hàm số là gì», I. Sh. Slobodetsky «Ma sát khô», và đã đọc với hứng thú về những điều hiện nay làm các nhà vật lý bận tâm” (Kuzmina Elena, học sinh lớp 10, ga Redkino, khu Severny, tỉnh Kalinin). “Ngay trong số đầu tiên đã đăng những bài thú vị mà không tạp chí nào khác dành cho học sinh có. Có những bài toán hay về toán và vật lý. Hãy đăng nhiều hơn những bài toán khó, thú vị” (Vl. Brit, học sinh lớp 10, Gomel). “Tạp chí tin ở em. Có phải mọi thứ đều rõ không? Dĩ nhiên là không. Nhưng xin hãy tin em, em sẽ và muốn làm việc” (P. Sadovnikov, học sinh lớp 8, Voroshilovgrad).
Đáng chú ý là trong những thư gửi từ nông thôn có những nhận xét hoặc lời khuyên thiết thực mà chúng tôi nhận được trong bất cứ phong bì nào, chúng tôi sẽ cố gắng tính đến.
Tờ 67
không đánh sốChép lại từ bản quét (zai-org/GLM-OCR) · Bản dịch máy từ tiếng Nga (gpt-5.6-terra)Ô CHỮ
Theo hàng ngang:
5. Đặc trưng của cánh.
6. Đơn vị đo.
8. Bề mặt.
9. Khái niệm cơ bản của hình học.
11. Bộ phận của sao chổi.
13. Số hạng của một dãy.
14. Tập hợp thỏa mãn những yêu cầu nhất định.
16 Bộ phận của một chuỗi.
19. Ký hiệu toán học.
21. Phương pháp cho phép tìm lời giải của bài toán.
22. Thuật ngữ hình học.
23. Nhà toán học lớn người Pháp, tác giả sách giáo khoa về hình học sơ cấp.
Theo hàng dọc:
- Nhà toán học và cơ học người Pháp, sống vào các thế kỷ XVIII—XIX.
- Khái niệm vật lý được nói đến trong các định luật cơ học của Newton.
- Nhà toán học Ba Lan, sống ở thế kỷ XX.
- Nhà toán học vĩ đại người Đức.
- Dụng cụ đo.
- Đơn vị đo.
- Đơn vị đo.
- Thiết bị cơ học.
- Bộ phận của quỹ đạo vệ tinh nhân tạo.
- Bộ phận của công trình.
- Nhà toán học và thiên văn học lỗi lạc của Liên Xô.
- Thuật ngữ đại số.
Đáp án ô chữ, đã đăng trong «Kvant» số 5.
Theo hàng ngang:
3) 31 416; 5) 168; 6) 221; 8) 13; 9) 360; 11) 84; 12) 90; 13) 80; 14) 18; 15) 437; 17) 90; 18) 648; 20) 216; 22) 10 800.
Theo hàng dọc:
- 3183; 2) 3120; 3) 36; 4) 62; 5) 13 986; 7) 18 096; 10) 693; 15) 4802; 16) 7200; 19) 41; 21) 10.
Tờ 68
không đánh sốChép lại từ bản quét (zai-org/GLM-OCR) · Bản dịch máy từ tiếng Nga (gpt-5.6-terra)⟦không có số trang⟧
6