Kvant
Kvant 1977, số 2

Kvant 1977, số 2 · Trang

Tờ 1

tr. 9Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

9

KVANM
2
1977

Tạp chí VẬT LÝ VÀ TOÁN HỌC PHỔ BIẾN
HỌC VIỆN KHOA HỌC LIÊN XÔ và VIỆN KHOA HỌC SƯ VỤ LIÊN XÔ

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Tờ 2

không đánh sốChép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

Dưới đây là cách xây dựng một trong những đường cong tuyệt vời - khổ thơ.
Đọc thêm về đường cong này trên p. 39.

Tờ 3

không đánh sốChép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

TRONG PHÒNG:

2 Yu. Makarenko. Thuật toán trong từ
10 A. Virsky. Hình elip tuyệt vời này
12 R. Guter, Y. Polunov. Dấu chấm, dấu chấm, dấu phẩy…

Phòng thí nghiệm «Kvant»
15 E. Ponomarev. Thí nghiệm nghiên cứu động cơ phản lực

câu lạc bộ toán học
17 V. Boltyansky. Sáu con thỏ trong lồng gót chân
21 người chiến thắng cuộc thi «Kvant»

Vấn đề «Kvant»
22 Bài toán M426—M430; F438—F442
24 Lời giải bài toán M386—M390; F393—F396
30 S. Pukhov. Bài toán về vật lồi

Qua những trang sách giáo khoa
35 A. Khinchin. Ý nghĩa hình học của đạo hàm

«Kvant» cho học sinh nhỏ
38 Bài toán
39 Yu. Danilov. Câu đố của nghệ sĩ Gromov
43 V. Berezin. Strophond

Xưởng của người nộp đơn
44 Chương trình thi tuyển sinh môn toán vào đại học năm 1977
47 I. Gabovich. Nón trong khung
50 E. Turchin. Cách giải bài toán cho chuyển động cơ học
54 Đại học quốc gia Mátxcơva. M. V. Lomonosova

Hỏi - chúng tôi trả lời
60 L. Mochalov. Ô vuông
61 A. Savin. Từ bình phương và từ đảo ngược

Đáp số, gợi ý, lời giải

Hỗn hợp (tr. 9, 14, 21, 34, 57, 59)

© Tòa soạn chính văn học vật lý và toán học của nhà xuất bản Nuka, «Kvant», 1977

Tờ 4

tr. 2Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

2

Thuật toán trong từ

Vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, một đối tượng nghiên cứu mới xuất hiện trong toán học: các chuỗi ký hiệu được lấy từ một tập hợp cố định. Trong tài liệu toán học của chúng ta, cel còn được gọi là các từ gà gô.

Nhà toán học nổi tiếng người Đức David Hilbert vào đầu thế kỷ này đã đề xuất một kế hoạch chứng minh tính nhất quán của toán học bằng cách xây dựng một phép tính (tức là quy tắc biến đổi) cho các từ. Vào đầu những năm ba mươi, người ta phát hiện ra rằng “tất cả toán học” (và thậm chí “tất cả số học”) không thể được tóm tắt trong một phép tính (đây là định lý nổi tiếng của Gödel). Mặc dù hy vọng của Hilbert chưa được thực hiện đầy đủ, nhưng một số nhánh toán học nhất định đã được “định dạng hóa” theo cách này, và mọi nghiên cứu hiện đại về nền tảng của toán học đều bắt đầu bằng một hình thức hóa tương tự. Trong nhiều ngành toán học (ví dụ, ngôn ngữ học toán học và đại số tổng quát) và các ứng dụng của nó (ví dụ: ngôn ngữ lập trình), từ đã trở thành một trong những đối tượng nghiên cứu quan trọng nhất.

Lý thuyết về thuật toán chỉ ra đời vào những năm ba mươi của thế kỷ chúng ta. Kể từ đó, khái niệm thuật toán cũng trở thành một trong những khái niệm quan trọng nhất trong toán học.

Mặc dù từ “thuật toán” chỉ xuất hiện ở phần cuối của bài viết này nhưng tất cả đều nói về từ ngữ và thuật toán làm việc với từ ngữ.

Ví dụ giới thiệu

Chúng ta cố định tam giác đều ABC trên mặt phẳng (Hình 1). Chúng ta biểu thị bằng R phép quay của mặt phẳng 120° ngược chiều kim đồng hồ quanh tâm O của tam giác (Hình 2); Gọi S là sự đối xứng trục của mặt phẳng với trục OB (Hình 3). Mỗi phép biến đổi R, S ánh xạ tam giác ABC lên chính nó. Vì vậy, chúng còn được gọi là sự tự thẳng hàng của tam giác ban đầu. Chúng ta sẽ gọi sự tự kết hợp là R và S sơ cấp.

Chúng ta hãy xem xét tất cả các thành phần có thể có của sự tự sắp xếp cơ bản (“Hình học 7”, đoạn 77). Mỗi thành phần như vậy một lần nữa, rất thuận tiện, sẽ là một loại tự kết hợp.

Giống như các phép tính cộng và nhân các số thông thường, phép tính thành phần của các phép tự kết hợp có tính chất tổ hợp hoặc kết hợp: nếu f, g, h là các phép tự kết hợp thì

f∘g)∘h=f∘(g∘h).f \circ g) \circ h = f \circ (g \circ h).

(Điều này đúng không chỉ với việc tự sắp xếp của một tam giác mà còn đúng với việc ánh xạ tùy ý bất kỳ tập M nào vào chính nó!) Do đó, trong “dài-

Hình 1.

Trong các tác phẩm tự kết hợp cơ bản mới, các dấu ngoặc có thể được đặt theo bất kỳ thứ tự nào, điều đó có nghĩa là chúng hoàn toàn không thể được đặt. Ví dụ,

(R∘S)∘(R∘R)=R∘((S∘R)∘R)=R∘S∘R∘R.(R \circ S) \circ (R \circ R) = R \circ ((S \circ R) \circ R) = R \circ S \circ R \circ R.

Khác với phép cộng và phép nhân các số, phép tính thành phần tự tổ hợp không có bất kỳ

Tờ 5

tr. 3Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

3

Hình 2.
vorya, tính chất giao hoán, hay giao hoán. Vì vậy, trong trường hợp này R∘S≠S∘RR \circ S \neq S \circ R (xem Hình 4 và 5).

Hãy viết ngẫu nhiên một số thành phần “dài” của các tổ hợp tự cơ bản:
X=S∘S∘R∘S∘R∘S∘R∘S∘R.X = S \circ S \circ R \circ S \circ R \circ S \circ R \circ S \circ R. (1)
Có thể nói gì về việc tự điều chỉnh XX?

Dễ dàng chứng minh rằng có sáu sự thẳng hàng của tam giác ban đầu: ánh xạ đồng nhất thức EE, giữ nguyên từng điểm của mặt phẳng; xoay 120∘120^\circ ngược chiều kim đồng hồ; xoay 120∘120^\circ theo chiều kim đồng hồ; đối xứng trục với trục OA,OB,OCOA, OB, OC. Từ Hình 4 và 5, rõ ràng là đối xứng trục với trục OAOA trùng với bố cục S∘RS \circ R và đối xứng trục với trục OCOC là bố cục R∘SR \circ S.

Bài toán. Hãy tưởng tượng một phép quay 120∘120^\circ theo chiều kim đồng hồ như một thành phần của các thao tác tự sắp xếp cơ bản.

Hình 3.
Vì vậy, thành phần được viết ngẫu nhiên của chúng tôi (1) là một trong sáu thành phần tự kết hợp được liệt kê. Chính xác thì cái nào?

Tất nhiên, câu hỏi này rất dễ giải quyết thuần túy về mặt hình học: tiếp tục với tam giác ban đầu lần lượt tất cả các cách tự sắp xếp đã chỉ định (đừng quên rằng ký hiệu f∘gf \circ g có nghĩa là: đầu tiên gg khớp, sau đó là f!f!) và nhìn vào vị trí cuối cùng của tam giác.

Đối với mục đích của chúng tôi, điều quan trọng là câu hỏi tương tự này có thể được giải quyết bằng cách sử dụng một số phép tính đại số.

Thật dễ dàng để kiểm tra điều đó
{S∘R=R∘R∘S,R∘R∘R=E,S∘S=E.\begin{cases} S \circ R = R \circ R \circ S, \\ R \circ R \circ R = E, \\ S \circ S = E. \end{cases}

Hơn nữa, trong bất kỳ thành phần tự kết hợp nào, bản đồ nhận dạng EE có thể bị bỏ qua.

Vì chúng ta phải so sánh toàn bộ phép tính, vâng-

Hình 4.
Hình 5.

Tờ 6

tr. 4Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

4

Hãy coi dấu thành phần ∘\circ như dấu chấm khi nhân: chúng ta sẽ không viết dấu này. Khi đó các đẳng thức (1), (2) sẽ có dạng

X=SSRSRSSR,X = SSRSRSSR,

{SR=RRS,RRR=E,SS=E.\begin{cases} SR = RRS, \\ RRR = E, \\ SS = E. \end{cases}

Thành phần XX có thể được chuyển đổi như thế này:

X=SSRSRSSR=X = SSRSRSSR =

=(SS)R(SR)(SR)(SS)R== (SS)R(SR)(SR)(SS)R =

=ER(RRS)(RRS)ER== ER(RRS)(RRS)ER =

=R(RRS)(RRS)R== R(RRS)(RRS)R =

=(RRR)(SR)R(SR)== (RRR)(SR)R(SR) =

=E(RRS)R(RRS)== E(RRS)R(RRS) =

=(RRS)R(RRS)=RRS(RRR)S== (RRS)R(RRS) = RRS(RRR)S =

=RRSES=RRSS=RR(SS)== RRSES = RRSS = RR(SS) =

=RRE=RR.= RRE = RR.

phép tính kết hợp

Trong phép tính vừa thực hiện, chúng tôi thực sự đã xử lý các từ (xem đoạn đầu tiên của thống kê).

Ở phần trước, các chữ cái RR và SS có ý nghĩa: chúng biểu thị các đối tượng không cụ thể trong trường — sự tự kết hợp không phải totor. Bây giờ chúng ta sẽ bắt đầu nghiên cứu các chữ cái và từ x trừu tượng - những chữ cái và từ được xây dựng từ chúng không có nghĩa gì cả. (Tuy nhiên, bên dưới chúng ta sẽ quay lại ví dụ ở phần trước.)

Tập hợp các chữ cái ban đầu mà các từ được tạo thành được gọi là bảng chữ cái. Số lượng chữ cái trong một từ được gọi là độ dài của nó.

Giả sử bảng chữ cái ban đầu của chúng ta chỉ bao gồm hai chữ cái: {a,b}\{a, b\}. Sau đó có 4 từ có độ dài 2: aa,ab,ba,bbaa, ab, ba, bb; 8 từ có độ dài 3, v.v. Cũng được phép nói về các từ “một chữ cái”, các từ có độ dài 1; chỉ có hai trong số chúng: aa và bb. Thật thuận tiện khi xem xét rằng cũng có những từ không chứa các chữ cái - một từ trống. Hãy để các từ tương tự như một tập hợp trống. Nó được ký hiệu bằng tiếng Hy Lạp bằng chữ cái Λ\Lambda. Tất nhiên, độ dài của nó được coi là bằng 0.

“Quy tắc trò chơi” của chúng ta sẽ như thế này:

α↔β,\alpha \leftrightarrow \beta,

(5)

Hình 6.

Hình 7.

trong đó α\alpha và β\beta là một số từ. Quy tắc (5) có nghĩa là trong bất kỳ từ nào bạn có thể thay thế từ β\beta cùng với α\alpha và từ α\alpha bằng β\beta. Các quy tắc có dạng (5) được gọi là quy tắc thay thế.

Hãy xem sự thay thế là một ví dụ:

abab↔bb.abab \leftrightarrow bb.

(6)

Trong các từ γ=abababbabb\gamma = abababbabb các từ abababab xuất hiện ở ba vị trí (Hình 6) hoặc, như người ta nói trong toán học, có ba lần xuất hiện. Từ bbbb có ​​hai lần xuất hiện trong các từ γ\gamma (Hình 6). Bằng cách sử dụng thay thế (6) một lần, bạn có thể nhận được 5 từ từ từ γ\gamma (Hình 7). Đối với từ abaababaab, sự thay thế (6) không được áp dụng: nó không bao gồm bên trái hoặc bên phải của sự thay thế này.

Khi chúng tôi đánh giá (10+2)×(8−3)):(15−3)=(12⋅5):12=60:12=5(10+2) \times (8-3)) : (15-3) = (12\cdot 5):12 = 60:12 = 5, về cơ bản chúng tôi đang áp dụng các thay thế (10+2)↔12,(8−3)↔5,(12⋅5)↔60(10+2) \leftrightarrow 12, (8-3) \leftrightarrow 5, (12\cdot 5) \leftrightarrow 60, v.v.

Thay thế kiểu

α↔Λ\alpha \leftrightarrow \Lambda

(7)

trước hết có nghĩa là trong bất kỳ từ nào cùng nhau α\alpha bạn có thể “thay thế một từ trống”, tức là chỉ cần loại bỏ các từ đến α\alpha. Ví dụ, nếu sự thay thế

bb↔Λbb \leftrightarrow \Lambda

(8)

áp dụng theo cách này cho chữ thứ hai trong từ γ\gamma, bạn sẽ có được từ abababbabaabababbaba. Thứ hai, việc thay thế dạng (7) có nghĩa là trong bất kỳ từ nào giữa hai chữ cái bất kỳ, người ta có thể “chèn” các từ α\alpha: việc cho rằng một từ trống xuất hiện giữa bất kỳ chữ cái nào là điều tự nhiên. Ngoài ra, ta áp dụng thay thế (7) “từ phải sang trái”, ta có thể

Tờ 7

tr. 5Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

5

tất nhiên, các từ “thuộc tính” α\alpha cả ở phía trước và phía sau bất kỳ từ nào. Bằng cách sử dụng thay thế (8), bạn có thể nhận được 6 từ từ cùng một từ γ\gamma (tại sao?).

Để xác định một “trò chơi”, cần phải sửa một số tập hợp thay thế hữu hạn. Một tập hợp như vậy (cùng với bảng chữ cái) trong logic toán học được gọi là phép tính kết hợp.

Hai từ được gọi là liền kề trong một phép tính kết hợp nhất định nếu một trong số chúng có thể được lấy từ từ kia bằng cách áp dụng bất kỳ sự thay thế nào của phép tính này. Hai từ, δ\delta và η\eta, được gọi là tương đương trong phép tính này nếu chúng có thể được “kết nối” bởi một chuỗi các từ liên quan, nghĩa là nếu có các từ μ1\mu_1, μ2\mu_2, …, μn\mu_n nằm trong chuỗi δ\delta, μ1\mu_1, μ2\mu_2 …, μn\mu_n, η\eta mỗi từ có thể có các từ lân cận. Chúng ta sẽ biểu thị sự tương đương của các từ δ\delta, η\eta như sau: δ∼η\delta \sim \eta.

Tất nhiên, các từ liên quan là tương đương.

Ví dụ 1

Xem xét trong bảng chữ cái {a,b}\{a, b\} phép tính kết hợp với sự thay thế

{ba↔aab,aaa↔Λ,bb↔Λ.\begin{cases} ba \leftrightarrow aab, \\ aaa \leftrightarrow \Lambda, \\ bb \leftrightarrow \Lambda. \end{cases}

Những từ nào tương đương trong phép tính này?

Ví dụ: aababbaaaba∼aaababbaaaba \sim a, vì trong chuỗi aababbaaabaaababbaaaba, aabaaaaabaaabaaaaaba, aabaabaaabaaba, aaaaabaaaaaaba, ababa,aaabba,bba,aababa, aaabba, bba, a mỗi từ được hoán đổi với các từ lân cận.

Có thể chỉ ra cách để tìm ra hai từ bất kỳ trong bảng chữ cái của chúng ta xem chúng có tương đương hay không?

So sánh đẳng thức (4) với sự thay thế (9) gợi ý phương pháp này. Xét tam giác đều ABCABC và sự tự thẳng hàng của nó R,SR, S (tr. 2).

Đối với bất kỳ từ nào α\alpha, chúng tôi biểu thị bằng TαT_\alpha thành phần của các phần tử tự kết hợp RR và SS, là kết quả của việc thay thế các chữ cái aa bằng RR và các chữ cái bb bằng SS trong các từ α\alpha. Ví dụ: Tba=SRT_{ba} = SR, Tabaa=RSRT_{abaa} = RSR.

Vì trong thành phần của các phép tự kết hợp, ánh xạ hiệu quả EE cũng không cần phải được viết nên chúng ta đặt TΛ=ET_\Lambda = E theo định nghĩa.

Mỗi thành phần của các phần tử tự kết hợp rõ ràng có thể được viết dưới dạng TαT_\alpha, trong đó α\alpha là một từ nào đó.

Như vậy, chúng ta đã thu được một số sự tương ứng giữa tập hợp tất cả các từ trong bảng chữ cái {a,b}\{a, b\} và tập hợp các từ tự kết hợp. Sự tương ứng này không nghịch đảo: các từ khác nhau có thể tương ứng với cùng một sự tự kết hợp. Ví dụ: Tba=SR=RRS=TaabT_{ba} = SR = RRS = T_{aab} (xem Hình 5 và 8).

Phương pháp mà chúng tôi muốn đề xuất để thiết lập sự tương đương của các từ tùy ý dựa trên ba “phê bình”:

(A) Vế trái và phải của mỗi phép thay thế phép tính tương ứng với sự tự kết hợp của riêng tôi:

{Tba=Taab,Taaa=TΛ,Tbb=TΛ.\begin{cases} T_{ba} = T_{aab}, \\ T_{aaa} = T_\Lambda, \\ T_{bb} = T_\Lambda. \end{cases}

Hình 8.

Tờ 8

tr. 6Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

6

(B) Bất kỳ từ nào trong phép tính của chúng ta đều tương đương với một trong các từ sau: Λ, a, b, aa, ab, aab.
(B) Bất kỳ hai từ nào trong số các từ Λ, a, b, aa, ab, aab đều tương ứng với các cách tự sắp xếp khác nhau.
Trước hết, chúng ta hãy chứng minh tính đúng đắn của các phát biểu (A) - (B).
Tuyên bố (A) theo sau đẳng thức (4). Câu (B) được xác minh về mặt hình học: chúng ta hãy hành động trên tam giác ban đầu với sự tự thẳng hàng TΛ,Ta,Tb,Taa,Tab,TaabT_\Lambda, T_a, T_b, T_{aa}, T_{ab}, T_{aab} và xem rằng thu được các kết quả khác nhau (xem Hình 1-3, 9, 4 và 8).
(B) chứng minh điều sau. Đặt α\alpha là một từ tùy ý. Sau khi áp dụng phép thay thế đầu tiên (9) cho nó với số lần cần thiết, chúng ta sẽ “lái” tất cả aa về đầu. Như vậy từ α\alpha tương đương với một từ có dạng
β=aa…abb…b⏟k\beta = \underbrace{aa \dots abb \dots b}_{k}
(k⩾0,l⩾0)(k \geqslant 0, l \geqslant 0). Nếu ll chẵn, thì bằng cách áp dụng lần thay thế thứ ba (9) cho β\beta số lần cần thiết, chúng ta có thể “xóa” tất cả bb khỏi β\beta. Trong trường hợp này, β\beta và do đó α\alpha, tương đương với một từ có dạng
γ′=aa…a⏟k\gamma' = \underbrace{aa \dots a}_{k}
Tùy theo số dư khi chia số kk cho 3 (bằng 0, 1 hoặc 2)

từ γ′\gamma' sử dụng từ thay thế thứ hai (9) được chuyển thành một trong các từ Λ,a,aa\Lambda, a, aa. Nếu ll lẻ thì β\beta và α\alpha tương đương với một từ có dạng
γ′′=aa…ab⏟k.\gamma'' = \underbrace{aa \dots ab}_{k}.
Tùy theo phần còn lại của từ γ′′\gamma'' được dịch thành một trong các từ b,ab,aabb, ab, aab.
Từ (A), rõ ràng các từ liền kề tương ứng với cùng một sự tự kết hợp. Điều này có nghĩa là điều này cũng đúng với các từ tương đương:
α∼β⇒Tα=Tβ.\alpha \sim \beta \Rightarrow T_\alpha = T_\beta. (10)
Từ (B), (B) và (10) ta có điều ngược lại:
Tα=Tβ⇒α∼β.T_\alpha = T_\beta \Rightarrow \alpha \sim \beta. (11)
Hãy để Tα=TβT_\alpha = T_\beta. Theo (B), mỗi từ α,β\alpha, \beta tương đương với một trong các từ Λ,a,b,aa,ab,aab\Lambda, a, b, aa, ab, aab. Hãy đặt α∼α′,β∼β′\alpha \sim \alpha', \beta \sim \beta', ở đâu α′,β′∈{Λ,a,b,aa,ab,aab}\alpha', \beta' \in \{\Lambda, a, b, aa, ab, aab\}. Từ (10) Tα′=TαT_\alpha' = T_\alpha và Tβ′=TβT_\beta' = T_\beta. Tính đến Tα=TβT_\alpha = T_\beta chúng ta nhận được Tα′=Tβ′T_\alpha' = T_\beta'. Sau đó từ (B) α′=β′\alpha' = \beta'. Vì vậy, α∼β\alpha \sim \beta.
Từ (10) và (11) suy ra
α∼β⇔Tα=Tβ.\alpha \sim \beta \Leftrightarrow T_\alpha = T_\beta. (12)
Hãy nhìn lại chứng minh của mệnh đề (12) và bạn sẽ thấy rằng chứng minh này chỉ dựa trên (A) - (B). Khi (A) - (B) đã được thiết lập, không cần tham khảo thêm phép tính thay thế.

Tờ 9

tr. 7Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

7

Bây giờ, sau khi thiết lập (12), cuối cùng chúng tôi cũng có thể đưa ra phương pháp đã hứa: đường dẫn phải được kiểm tra tính tương đương của các từ α\alpha và β\beta; hành động trên tam giác ABCABC với sự tự căn chỉnh TαT_{\alpha} và TβT_{\beta}; nếu bạn nhận được kết quả tương tự thì Tα=TβT_{\alpha} = T_{\beta} và do đó, theo (12) α\alpha và β\beta là tương đương; ngược lại, một lần nữa do (12), chúng không tương đương.

Ví dụ 2

Bây giờ chúng ta hãy xem xét phép tính kết hợp với các phép thay thế trong cùng một bảng chữ cái {a,b}\{a, b\}:

{ab↔ba,aa↔Λ,bb↔Λ.\begin{cases} ab \leftrightarrow ba, \\ aa \leftrightarrow \Lambda, \\ bb \leftrightarrow \Lambda. \end{cases}

Đối với phép tính này, thật dễ dàng để chỉ ra hai cách khai báo sự tương đương.

Cách đầu tiên

Phương pháp này tương tự như phương pháp trong ví dụ 1. Chúng tôi sửa một số hình chữ nhật ABCDABCD trên mặt phẳng (Hình 10). Ta biểu thị bằng S1S_1 sự đối xứng trục của mặt phẳng có trục OMOM đi qua tâm đối xứng của hình chữ nhật OO song song với cạnh ABAB (Hình 11); thông qua S2S_2 chúng ta biểu thị sự đối xứng trục với trục ONON (Hình 12). Cả hai sự đối xứng này đều là sự tự sắp xếp của hình chữ nhật ban đầu. Chúng ta sẽ gọi sự tự kết hợp S1S_1 và S2S_2 là cơ bản.

Như trong Ví dụ 1, chúng ta sẽ xem xét tất cả các thành phần có thể có của các tự tổ hợp cơ bản.

Lần này chúng ta sẽ có được khả năng tự căn chỉnh TαT_{\alpha} từ từ α\alpha bằng cách thay thế chữ cái aa bằng S1S_1, chữ cái bb bằng S2S_2.

Một lần nữa, ba “trụ cột” được hoàn thành:

(A) Vế trái và phải của mỗi phép thay thế phép tính tương ứng với việc áp dụng (13) phép thay thế (13), tìm các từ eton tương đương với các từ α\alpha và β\beta (cách thực hiện điều này được mô tả trong chứng minh (B) từ Ví dụ 1); nếu α\alpha và β\beta hóa ra tương đương với cùng một từ eton, thì α∼β\alpha \sim \beta; nếu không thì α\alpha và β\beta không tương đương.

Trong ngôn ngữ của bài viết “Bất biến” của A. Tolygo («Kvant», 1976, số 12), phương pháp thứ hai có thể được phát biểu như sau: đối với bất kỳ từ nào

{Tab=Tba,Taa=TΛ,Tbb=TΛ.\begin{cases} T_{ab} = T_{ba}, \\ T_{aa} = T_{\Lambda}, \\ T_{bb} = T_{\Lambda}. \end{cases}

(B) Bất kỳ từ nào trong phép tính của chúng tôi đều tương đương với một trong bốn từ: Λ\Lambda, aa, bb, abab.

(B) Chúng tôi yêu thích hai trong số các từ Λ\Lambda, aa, bb, abab tương ứng với các cách tự sắp xếp khác nhau.

Từ (A) – (B), như trên ta suy ra

α∼β  ⟺  Tα=Tβ.\alpha \sim \beta \iff T_{\alpha} = T_{\beta}.

Điều này có nghĩa là sự tương đương của các từ tùy ý α\alpha, β\beta được thiết lập như trong Ví dụ 1: tác động lên hình chữ nhật ABCDABCD bằng các phép biến đổi TαT_{\alpha} và TβT_{\beta}; nếu chúng tôi nhận được kết quả tương tự thì α∼β\alpha \sim \beta; nếu không thì α\alpha và β\beta không tương đương.

Cách thứ hai

Xem xét kỹ hơn các từ thay thế (13), bạn có thể nhận thấy rằng chúng lưu lại một trong các từ tráng men Λ\Lambda, aa, bb, abab.

Vì đối với hai từ tráng men bất kỳ, tính chẵn lẻ của chữ cái số aa hoặc tính chẵn lẻ của chữ cái số bb đều khác nhau (xem Hình 13), nên các từ tráng men không tương đương theo cặp.

Do đó, sự tương đương của các từ tùy ý α\alpha, β\beta rất đơn giản: áp dụng thay thế (13), tìm các từ eton tương đương với các từ α\alpha và β\beta (cách thực hiện được mô tả trong chứng minh (B) từ Ví dụ 1); nếu α\alpha và β\beta hóa ra tương đương với cùng một từ eton, thì α∼β\alpha \sim \beta; nếu không thì α\alpha và β\beta không tương đương.

Trong ngôn ngữ của bài viết “Bất biến” của A. Tolygo («Kvant», 1976, số 12), phương pháp thứ hai có thể được phát biểu như sau: đối với bất kỳ từ nào

Tờ 10

tr. 8Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

8

α chúng ta hãy đặt

f1(α)={0,есличислобуквaвсловаαчетно,1впротивномслучае;f_1(\alpha) = \begin{cases} 0, если число букв a в слова α четно, 1 в противном случае; \end{cases}

f2(α)={0,есличислобуквbвсловаαчетно,1впротивномслучае.f_2(\alpha) = \begin{cases} 0, если число букв b в слова α четно, 1 в противном случае. \end{cases}

Các hàm f1,f2f_1, f_2 tạo thành một hệ thống bất biến hoàn chỉnh. Vì vậy, sự tương đương của các từ tùy ý α, β được nhận biết như sau: đếm giá trị của các hàm f1f_1 và f2f_2 trên α và β; nếu bằng

{f1(α)=f1(β),f2(α)=f2(β)\begin{cases} f_1(\alpha) = f_1(\beta), f_2(\alpha) = f_2(\beta) \end{cases}

sẽ được ứng nghiệm, α~β; mặt khác α và β không tương đương.

Hãy thử giải bài toán từ Ví dụ 1 theo cách thứ hai, tức là sử dụng bất biến. Điều này khó hơn nhiều so với ví dụ 2.

Thuật toán không phải lúc nào cũng tồn tại

Bài toán tìm cách thiết lập sự tương đương của các từ trong phép tính kết hợp được nhà toán học người Na Uy Thue đặt ra vào năm 1914. Bản thân Thue cũng đã chỉ ra các phương pháp tính toán kết hợp thuộc một loại hình đặc biệt nào đó.

Vào năm 1946 và 1947, nhà toán học Liên Xô Andrei Andreevich Markov và nhà toán học người Mỹ Emil Post đã độc lập xây dựng phép tính kết hợp mà cũng không có phương pháp nào.

Cho đến nay, ở nước ta chúng ta vẫn tránh dùng từ “thuật toán”. Trong toán học, một thuật toán được gọi là biểu diễn chính xác cho lời giải của một số lớp bài toán. Cụm từ này trong mọi trường hợp không thể được coi là một khái niệm cụ thể của thuật toán - xét cho cùng, các từ “biểu diễn chính xác” không phải là một loại thuật ngữ toán học nào đó và không có ý nghĩa rõ ràng.

Cho đến khi các nhà toán học bắt đầu xây dựng các thuật toán cụ thể, họ vẫn thực hiện mô tả lỏng lẻo về khái niệm này ở trên. Nhưng trong những thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 20, nhiều lớp bài toán đã tích lũy mà không tìm được thuật toán nào. Các nhà toán học bắt đầu nghi ngờ rằng đó không phải là sự thiếu khéo léo. Họ nảy ra một ý nghĩ: điều gì sẽ xảy ra nếu đối với lớp này hay lớp kia bài toán thuật toán không hoạt động? Điều gì sẽ xảy ra nếu nó đơn giản là không tồn tại?

Để chứng minh rằng một thuật toán không tồn tại, một khái niệm mơ hồ không còn đủ nữa; khái niệm này cần phải được làm rõ. Việc làm rõ này được thực hiện vào giữa thế kỷ 30 của chúng ta *).

Chỉ sau khi làm rõ điều này, về nguyên tắc mới có thể chứng minh được sự không tồn tại của thuật toán. Bằng chứng đầu tiên thuộc loại này được đưa ra bởi nhà logic học người Mỹ Alonzo Church.

Phép tính do A. A. Markov và E. Post xây dựng rất cồng kềnh: chúng chứa hàng trăm phép thay thế. Các nhà toán học bắt đầu tìm kiếm những ví dụ đơn giản hơn về phép tính kết hợp với một bài toán tương đương không thể giải được. Grigory Samuilovich Tseytin đưa rekord theo hướng này: ông đã xây dựng một phép tính như vậy chỉ với 7 lần thay thế **).

Tseitin đã chứng minh rằng đối với phép tính trong bảng chữ cái {a, b, c, d, e} bằng cách thay thế

{ac↔ca,ad↔da,bc↔cb,bd↔db,eca↔ae,edb↔be,abac↔abace\begin{cases} ac \leftrightarrow ca, ad \leftrightarrow da, bc \leftrightarrow cb, bd \leftrightarrow db, eca \leftrightarrow ae, edb \leftrightarrow be, abac \leftrightarrow abace \end{cases}

Không có thuật toán để nhận biết sự tương đương của từ.

Điều thú vị là phép tính có một bài toán tương đương có thể giải được và phép tính có bài toán tương đương không giải được “nằm cạnh nhau”. Trong tài liệu quảng cáo của B. A. Trakhtenbrot “Thuật toán và máy lời giải bài toán” (Moscow, Fizmatgiz, 1960) và phép tính Tseytin đã được đưa ra *)

*) Bạn có thể đọc về điều này trong §§ 7, 13 trong tập tài liệu “Thuật toán và máy tính tự động” của B. A. Trakhtenbrot (Moscow, “Đài phát thanh Liên Xô”, 1974) và trên trang. 9-13 của cuốn sách “Máy Tybioring và các hàm đệ quy” (Moscow, “Mir”, 1972).

**) Công thức của ông đã được sử dụng và trình bày bởi Yury Vladimirovich Matiyasevich, người đã xây dựng một phép tính như vậy bằng cách sử dụng ba phép thay thế. Thật không may, chúng quá dài để đưa vào đây.

Tờ 11

tr. 9Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

9

được biểu thị là “chỉ” bằng một lỗi đánh máy: sự thay thế cuối cùng trong (14) được in là abac↔abaccabac \leftrightarrow abacc. Độc giả G.N. Spiridovich đến từ Leningrad, không nghe lời tác giả của tập tài liệu, đã tìm ra một thuật toán loại trừ cho “phép tính Tseytin bị bóp méo”. Bạn có thể?

Bài toán

  1. Xây dựng thuật toán tìm từ tương đương cho phép tính kết hợp trong bảng chữ cái {a}\{a\} bằng một thay thế duy nhất
    aa↔Λ.a a \leftrightarrow \Lambda.
  2. Tương tự bài toán đối với phép tính trong bảng chữ cái {a,b}\{a, b\} với sự thay thế
    {aaaa↔Λ,bb↔Λ,abab↔Λ.\begin{cases} aaaa \leftrightarrow \Lambda, \\ bb \leftrightarrow \Lambda, \\ abab \leftrightarrow \Lambda. \end{cases}
  3. Tương tự bài toán đối với phép tính trong bảng chữ cái {a,b}\{a, b\} với sự thay thế
    {aaaaa↔Λ,bb↔Λ,abab↔Λ.\begin{cases} aaaaa \leftrightarrow \Lambda, \\ bb \leftrightarrow \Lambda, \\ abab \leftrightarrow \Lambda. \end{cases}
  4. Tương tự bài toán đối với phép tính trong bảng chữ cái {a,b,c}\{a, b, c\} với sự thay thế
    {aa↔Λ,bb↔Λ,cc↔Λ,ab↔c,ac↔b,ba↔c,ca↔b,cb↔a.\begin{cases} aa \leftrightarrow \Lambda, \\ bb \leftrightarrow \Lambda, \\ cc \leftrightarrow \Lambda, \\ ab \leftrightarrow c, \\ ac \leftrightarrow b, \\ ba \leftrightarrow c, \\ ca \leftrightarrow b, \\ cb \leftrightarrow a. \end{cases}
  5. Xây dựng một phép tính kết hợp với một bài toán tương đương không thể giải được với 7 chữ thay thế trong bảng chữ cái gồm hai chữ cái. e cũng được chỉ định. Được phép lợi dụng thực tế là đối với phép tính Tseytin (tr. 8), bài toán tương đương là không thể giải được.
  6. Có một số nn, không chứa số 0. Nếu có hai số giống nhau hoặc hai số có hai chữ số giống nhau ở cạnh nhau thì có thể gạch bỏ chúng. Ngược lại, bạn được phép đặt hai số giống nhau hoặc hai số có hai chữ số giống nhau ở bất kỳ vị trí nào. Chứng minh rằng bằng cách kết hợp các phép tính này người ta có thể thu được một số nhỏ hơn 109^9. (bài toán này, được phát minh bởi G. Galperny, đã được đề xuất tại Olympic Toán học XXXIX Moscow.)

Bài toán
độc giả của chúng tôi

  1. Trong số 15 quả bóng trông giống hệt nhau, có một quả bóng “bị lỗi”, có trọng lượng khác với tất cả những quả bóng còn lại và một quả bóng được đánh dấu là “tiêu chuẩn”.
    Làm thế nào để tìm ra một quả bóng “bị lỗi” chỉ bằng cách cân trên cân má (không có tạ)?
    M. Karajyan
    (r. Stepanavan)

  2. Các đường thẳng đi qua đáy có độ cao BB0BB_0 và CC0CC_0 của tam giác ABCABC thì song song với cạnh BCBC và cắt các cạnh ABAB và CACA (hoặc phần mở rộng của chúng) của tam giác tương ứng tại các điểm C1C_1 và B1B_1. Chứng minh rằng
    a) ∣B0C1∣=∣B1C0∣2|B_0C_1| = |B_1C_0|^2;
    b) ∣B1C1∣2=∣B0B1∣2+∣C0C1∣2+∣B0C0∣2|B_1C_1|^2 = |B_0B_1|^2 + |C_0C_1|^2 + |B_0C_0|^2.
    Y. Alla
    (r. Võru)

  3. Chứng minh bất đẳng thức
    1,71<1+12!+13!+⋯+1n!<1,72.1,71 < 1 + \frac{1}{2!} + \frac{1}{3!} + \dots + \frac{1}{n!} < 1,72.
    S. Berkolayuk
    (v. Kotovo, vùng Belgorod)

  4. Giải phương trình
    a) x5=yyyx‾x^5 = \overline{yyyx};
    b) (x+y)2=xy‾(x + y)^2 = \overline{xy};
    b) (xx)2=yztx2(xx)^2 = yzt \frac{x}{2}.
    I. Mikhalkovich
    (Vùng Minsk)

  5. Trong khối địa hình ABCDABCD, các điểm A′,B′,C′,D′A', B', C', D' là tâm của các đường tròn được mô tả bởi các mặt BCDBCD, CDACDA, DABDAB, ABCABC tương ứng trên mặt phẳng B′C′D′B'C'D', C′D′A′C'D'A', D′A′B′D'A'B', A′B′C′A'B'C', giao nhau tại một điểm.
    Nechyen Kong Kwee
    (r. Hà Nội)

Tờ 13

tr. 11Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

11

Sau đó chúng tôi nhận được

cos⁡α1′=2ac−(a2+c2)cos⁡α1a2+c2−2accos⁡α1=2ε−(1+ε2)cos⁡α11+ε2−2εcos⁡α1.\cos \alpha_1' = \frac{2ac - (a^2 + c^2) \cos \alpha_1}{a^2 + c^2 - 2ac \cos \alpha_1} = \frac{2\varepsilon - (1 + \varepsilon^2) \cos \alpha_1}{1 + \varepsilon^2 - 2\varepsilon \cos \alpha_1}.

(3)

Sự tương ứng tương tự có thể được viết cho các góc α1′′\alpha_1'' và α1′′\alpha_1'' từ tam giác ANBANB. Xét rằng α2=π−α1′′\alpha_2 = \pi - \alpha_1'' và α1′′=π−α1′\alpha_1'' = \pi - \alpha_1' và sử dụng sự tương ứng (3), chúng ta thu được

cos⁡α2=cos⁡(π−α1′′)=−cos⁡α1′′=−2ε−(1+ε2)cos⁡α1′′1+ε2−2εcos⁡α1′′=−2ε+(1+ε2)cos⁡α1′1+ε2+2εcos⁡α1′=−4ε(1+ε2)−[4ε2+(1+ε2)]cos⁡α14ε2+(1+ε2)2−4ε(1+ε2)cos⁡α1.\cos \alpha_2 = \cos (\pi - \alpha_1'') = -\cos \alpha_1'' = -\frac{2\varepsilon - (1 + \varepsilon^2) \cos \alpha_1''}{1 + \varepsilon^2 - 2\varepsilon \cos \alpha_1''} = -\frac{2\varepsilon + (1 + \varepsilon^2) \cos \alpha_1'}{1 + \varepsilon^2 + 2\varepsilon \cos \alpha_1'} = -\frac{4\varepsilon (1 + \varepsilon^2) - [4\varepsilon^2 + (1 + \varepsilon^2)] \cos \alpha_1}{4\varepsilon^2 + (1 + \varepsilon^2)^2 - 4\varepsilon (1 + \varepsilon^2) \cos \alpha_1}.

(4)

Sử dụng biểu thức (4), không khó để chỉ ra rằng với bất kỳ α1\alpha_1 nào sao cho 0<α1<π0 < \alpha_1 < \pi (chúng ta hạn chế chỉ xem xét nửa mặt phẳng trên),

cos⁡α2<cos⁡α1, и α2>α1.\cos \alpha_2 < \cos \alpha_1, \text{ и } \alpha_2 > \alpha_1.

Người ta có thể tiếp tục xét đường đi của tia AMAM và tìm biểu thức cho các góc tương ứng α3\alpha_3, α4\alpha_4, …, αn\alpha_n. Tuy nhiên, chúng tôi sẽ để người đọc tự tiếp tục việc này. Ta chỉ lưu ý rằng trong trường hợp tổng quát, có nhiều phản xạ thì sự tương ứng là hợp lệ

α1<α2<α3<⋯<αn.\alpha_1 < \alpha_2 < \alpha_3 < \dots < \alpha_n.

Với nghiệm ngày càng tăng ε\varepsilon “sự hội tụ” của các tia tăng tốc.

Ví dụ, bảng bên dưới trình bày kết quả tính toán cho các góc α2\alpha_2, α3\alpha_3 và α4\alpha_4 tùy thuộc vào góc α1\alpha_1. Hình elip ε=0,5\varepsilon = 0,5. Bảng cho thấy rằng sau chu kỳ phản xạ thứ ba, hầu hết tất cả các tia đều “sắp thẳng hàng” dọc theo trục chính của hình elip.

Lý luận tương tự có thể được thực hiện đối với gương elip. bài toán phức tạp hơn cũng có thể được xem xét, chẳng hạn như khi nguồn sáng nằm ở một điểm tùy ý bên trong hình elip hoặc khi mỗi điểm bên trong bề mặt hình elip là một bộ phát.

Lúc đầu, chúng ta gọi tính chất của gương elipson đang xét là một tính chất hình học thú vị. Nhưng thực tế là hầu hết tất cả các tia đều “sắp thẳng hàng” dọc theo trục chính của elipson có nghĩa là năng lượng ánh sáng hầu như tập trung theo một hướng. Có lẽ điều này có thể được sử dụng thực tế?

Tuy nhiên, hãy lưu ý rằng các điều kiện cần thiết cho việc này—một bề mặt gương phản chiếu hoàn hảo của hình elip và một đèn flash “tức thời”—thực tế là không thực tế. Điều kiện thứ hai đặc biệt khó thực hiện. Thật vậy, thời gian chớp sáng t phải nhỏ hơn thời gian truyền ánh sáng AMB:τ<r1+r2c0=2ac0AMB: \tau < \frac{r_1 + r_2}{c_0} = \frac{2a}{c_0}. Vì tốc độ ánh sáng trong chân không là c0=3⋅108 m/секc_0 = 3 \cdot 10^8 \text{ m/сек}, nên với kích thước hợp lý của hình elip (a∼1 ma \sim 1 \text{ m}) τ<10−8 сек\tau < 10^{-8} \text{ сек}. Vì vậy, bài toán được xem xét hiện chỉ mang tính lý thuyết.

Tờ 14

không đánh sốChép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

Số dobies thập phân, cho phép thực hiện các phép tính với số dobies theo cách tương tự như với số nguyên, chiếm một trong những vị trí đầu tiên trong số các “cá voi” làm cơ sở cho phép tính số học kỹ thuật của chúng tôi. Những ý tưởng hiện đại về phép cộng thập phân được phát triển dần dần. Việc phát minh ra số thập phân không thể được quy cho bất kỳ một người nào: lịch sử của chúng rất phức tạp và khó hiểu. Trong thế kỷ 15 và 16, nhiều nhà khoa học châu Âu đã sử dụng các đặc tính riêng của họ. Các nhà toán học ở các nước Trung Đông, Trung Á và Bắc Phi thực sự đã chạm tới số thập phân từ thế kỷ 11-13.

Lịch sử của “dấu thập phân”, dùng để phân tách phần nguyên và phần phân số của một số trong số thập phân, cũng rất phức tạp.

Chúng tôi xin giới thiệu với độc giả «Kvant» lịch sử phát triển của “dấu thập phân”. Sử dụng ví dụ về số 14 3821000\frac{382}{1000}, chúng tôi sẽ chỉ ra cách mô tả số thập phân dobies trong thế kỷ 16-17 - xem. bảng trên p. 13.

Bảng này chứa cả những cái tên quan trọng và những cái tên chỉ được một nhóm chuyên gia hẹp trong lịch sử toán học biết đến. Dưới đây chúng tôi sẽ cung cấp thông tin tiểu sử ngắn gọn về một số người được đề cập ở đây.

François Viet de la Birottier (1540–1603) là luật sư và cố vấn cho các nữ hoàng Pháp Henry III và Henry IV. Anh ấy học toán “trong thời gian rảnh rỗi sau giờ làm việc”. Vnet đã có những đóng góp đáng kể cho mọi lĩnh vực của toán học đương đại, nhưng thành tựu của ông đặc biệt to lớn trong việc phát triển biểu tượng đại số. (Tuy nhiên, biểu tượng của ông không được sử dụng rộng rãi. Biểu tượng đại số hiện đại chủ yếu bắt nguồn từ Bài giảng về phương pháp của R. Descartes (1637).) Trong một trong những cuốn sách đầu tiên của ông, “Bảng toán học”, xuất bản năm 1579 tại Paris, tác giả nói về việc sử dụng số thập phân thứ sáu trong phép tính và bản thân ông cũng sử dụng chúng một cách rộng rãi.

Nhà khoa học xuất sắc người Flemish Simon Stevin (1548-1620) là một trong những “thiên tài toàn cầu” thời Phục hưng. Các tác phẩm của Stevin liên quan đến nhiều vấn đề khác nhau trong toán học, cơ học và vật lý đương đại. Nhưng cuốn sách nhỏ “Tithe”, xuất bản năm 1585 ở Leiden, đã mang lại cho ông danh tiếng lớn nhất. Trong đó, tác giả đóng vai trò là người phổ biến phần mở rộng thập phân. Sau khi giải thích chi tiết hiệu suất kỹ thuật của các phép tính số học với số thập phân, ông đặc biệt ủng hộ tính đơn giản của tài liệu được trình bày: “… Có thể một con gấu làng nhỏ nhen tình cờ đi ngang qua một con đường.

Tờ 15

tr. 13Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

13

klad, mà không cần nộp đơn xin học bổng! “Thứ mười” được biết đến rộng rãi ở châu Âu. Nó được chính tác giả dịch sang tiếng Pháp vào cùng năm 1585. Nó xuất hiện bằng tiếng Anh vào năm 1608.

Giovanini Antonio Magini (1555-1617) là giáo sư tại Đại học Bologna. Ông đã sử dụng “dấu thập phân” trong các bảng trong cuốn sách “Tam giác Plok”, xuất bản năm 1592 tại Venice.

Joost Burggi người Thụy Sĩ (1552–1632) ban đầu là thợ đồng hồ và thợ cơ khí, giúp chế tạo và sửa chữa các dụng cụ thiên văn, sau đó hỗ trợ Kepler xử lý các quan sát thiên văn và các phép tính khác. Năm 1592, ông biên soạn một bảng số sin và viết sách hướng dẫn về số học. Trong đó ông đã sử dụng phân số thập phân một cách có hệ thống. Vào năm 1616, Kepler đã viết về nó: “… vì người ta thường thu được các phân số và tôi muốn sử dụng các số ngắn, sau đó lưu ý rằng tất cả các số sau dấu o đều thuộc về phân số dưới dạng tử số, nhưng mẫu số không được ghi vào nó, mà luôn là một số thập phân tròn có số 0 bằng số chữ số sau dấu… Kiểu tính toán với phân số này được phát minh bởi Joost Bürggi… Nhờ điều này, với các số nguyên và phân số có thể được coi là một số trong mọi phép toán cơ bản.”

Năm 1603, bác sĩ Johann Hartmann Beyer (1563-1625) ở Frankfurt đã xuất bản tác phẩm “Logic thập phân”, trong đó ông viết: “… Tôi nhận thấy rằng các kỹ thuật viên và nghệ nhân, khi họ thay đổi bất kỳ độ dài nào, rất hiếm khi và chỉ trong những trường hợp đặc biệt thể hiện nó bằng số nguyên của một tên; Thông thường, họ phải sử dụng các thước đo nhỏ hoặc dùng đến phân số; theo cách tương tự, các nhà thiên văn học thay đổi số lượng không chỉ theo độ mà còn theo phân số của một độ, tức là phút, giây, v.v.; nhưng đối với tôi, có vẻ như việc chia chúng thành 60 phần sẽ không thuận tiện bằng việc chia chúng thành 10, 100 phần, v.v., bởi vì trong

Tờ 16

tr. 14Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

14

Trong trường hợp sau, việc cộng, trừ và thực hiện các phép tính số học nói chung sẽ dễ dàng hơn nhiều; Đối với tôi, có vẻ như số thập phân, nếu được đưa vào cùng với hệ lục thập phân, sẽ hữu ích không chỉ cho thiên văn học mà còn cho tất cả các loại phép tính.

Linh mục người Đức Bartholomew Pitiscus (1561-1613) được biết đến trong lịch sử toán học với tư cách là tác giả của một số cuốn sách về lượng giác và các bảng lượng giác mở rộng. Chính ông là người đầu tiên đặt ra thuật ngữ “lượng giác”.

Tên của nhà khoa học vĩ đại - nhà thiên văn học, nhà vật lý và nhà toán học - Johannes Kepler (1571-1630) giờ đây đã được bất kỳ học sinh nào biết đến. Khi nghiên cứu chuyển động của các hành tinh, anh ấy phải thực hiện một công việc tính toán khổng lồ và anh ấy đã sử dụng phân số thập phân mà anh ấy đã học được từ Bürgi.

Nam tước người Scotland John Napier (1550-1617) nổi tiếng là người phát minh ra logarit và “que Napear” - một thiết bị đơn giản để nhân các số có nhiều chữ số *). Trong cuốn sách Slavology, xuất bản độc lập năm 1617 trước khi qua đời, ông đã sử dụng dấu thập phân. Trong cuốn sách khác của ông, “Xây dựng bảng logarit tuyệt vời”, được xuất bản sau khi ông qua đời nhưng được viết rất dài, ông khuyên nên sử dụng dấu thập phân.

Henry Giáo sư Toán học và Thiên văn học ở London và Oxford

*) «Kvant», 1975, № 2, c. 42.

Mang (1561-1631) cùng với Napier đã phát triển một hệ thống logarit thập phân và xuất bản các bảng đầu tiên của chúng.

Nhà toán học người Anh William Oughtred (1575-1660), người phát minh ra các quy tắc trượt đầu tiên, là người kết nối giáo xứ trong 50 năm và dạy toán cho những người quan tâm. Chính ông là người đầu tiên đề xuất biểu thị phép nhân bằng “chữ thập xiên” ×.

Mặc dù “ký hiệu tưởng tượng” đã không xuất hiện ngay cả trong thế kỷ 18, nhưng cuộc đấu tranh chính đã diễn ra giữa dấu thập phân và dấu thập phân. Như có thể thấy từ bảng của chúng tôi, những dấu hiệu này xuất hiện gần như đồng thời. Napier, do dự giữa họ, sử dụng cả hai dấu hiệu. Kể từ khi xuất hiện cuốn “Số học mới” (1661) của G. Böckler, dấu thập phân đã bắt nguồn từ các cuốn sách toán học được xuất bản ở Đức. Dần dần, nó đã được thiết lập vững chắc ở lục địa Châu Âu, trong khi ở các nước Anh, họ thích dấu thập phân hơn, và ở Anh, nó hiện được đặt ở giữa dòng: 14,382 và ở Hoa Kỳ - ở cuối: 14,382. (Dấu nhân ở các nước ở Anh thường là “dấu gạch chéo” ×.)

Trong 10-15 năm trở lại đây, dưới ảnh hưởng của các ngôn ngữ lập trình thuật toán, dấu thập phân dần trở thành dấu thập phân. Vì họ sử dụng dấu thập phân và dấu gạch chéo để nhân, nên những người lập trình—và ngày càng nhiều người—thích ký hiệu này hơn.

16 thẻ

Trên mười sáu tấm thẻ vuông có dòng chữ:

BARIN TAG BULAN BURAN
LỖ BÌNH BURKA HÃY
SALON CẮT RỦI RO CON LĂN
VẢI LỤA SATIN THÁNG 3

Sắp xếp các thẻ này theo dạng hình vuông sao cho bốn từ bất kỳ nằm trên cùng một hàng dọc, ngang hoặc chéo của hình vuông đều có một chữ cái chung.

L. Mochalov

Tờ 17

không đánh sốChép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

Thí nghiệm nghiên cứu động cơ phản lực

Năm học vừa qua, Evgeniy Ponomarev, học sinh lớp 8 trường cấp 2 số 82 ở làng Chernogolovka, vùng Moscow, dưới sự hướng dẫn của giáo viên vật lý V.A. Orlov, đã thực hiện một nghiên cứu thực nghiệm rất thú vị về động cơ phản lực. Trong bài viết đã đăng, tác giả nói về công việc đã thực hiện.

Chuyển động phản ứng thường được gọi là chuyển động gây ra bởi phản ứng của chất lỏng hoặc khí rò rỉ. Ví dụ, đây là cách tên lửa di chuyển. Khí nóng hình thành khi nhiên liệu được nạp vào động cơ tên lửa thoát ra với tốc độ cao qua lỗ (vòi phun) ở đuôi tên lửa. Phản lực của khí thoát ra truyền gia tốc cho tên lửa. Khi khối lượng của tên lửa giảm dần (đốt cháy nhiên liệu), kiểu gia tốc của tên lửa thay đổi theo thời gian. Vậy làm thế nào chúng ta có thể tính được tốc độ của tên lửa?

Về mặt lý thuyết, nhà khoa học nổi tiếng của Liên Xô K. E. Tsiolkovsky đã đưa ra một công thức (ngày nay gọi là công thức Tsiolkovsky) theo đó tốc độ của tên lửa có thể được xác định bất cứ lúc nào khi động cơ của nó đang hoạt động. Đặc biệt, đến thời điểm cạn hết nhiên liệu, mô hình tốc độ v⃗1\vec{v}_1 của tên lửa được tính theo công thức

v⃗1=v⃗2ln⁡(1+m2m1).\vec{v}_1 = \vec{v}_2 \ln \left( 1 + \frac{m_2}{m_1} \right).

Ở đây v⃗2\vec{v}_2 là tốc độ thoát ra của các sản phẩm phân hủy so với tên lửa, m1m_1 là khối lượng của bản thân tên lửa (không có nhiên liệu), m2m_2 là khối lượng của nhiên liệu được tăng tốc, ln⁡\ln là logarit tự nhiên *).

Công thức này có thể được xác minh bằng thực nghiệm bằng cách sử dụng một thiết bị để chứng minh lực đẩy phản lực. Nó là một tên lửa mô hình được bán trong các cửa hàng như một món đồ chơi và được tìm thấy trong các lớp học vật lý ở trường. Ngoài ra, đối với các thí nghiệm, bạn sẽ cần tất cả các đòn bẩy trong phòng thí nghiệm và thiết bị gia dụng, đồng hồ bấm giờ, cốc thủy tinh và máy bơm xe đạp (Hình 1).

Thử nghiệm bài toán là xác định ∣v⃗1∣|\vec{v}_1| trong bài kiểm tra và so sánh nó với giá trị được tính bằng công thức Tsiolkovsky.

Trước hết, một lượng nước nhất định được đổ vào thân tên lửa và một thiết bị phóng có giá đỡ giữ tên lửa được lắp vào vòi tên lửa. Sau đó, không khí được bơm vào tên lửa thẳng đứng thông qua bệ phóng. Với kẹp tiếp theo, khí nén sẽ giải phóng nước và tên lửa tách khỏi bệ phóng sẽ cất cánh.

Tốc độ ban đầu của tên lửa trong quá trình bay thẳng đứng có thể là

*) Để tính logarit tự nhiên của một số nhất định aa, bạn có thể sử dụng công thức ln⁡a=lg⁡alg⁡e\ln a = \frac{\lg a}{\lg e}, trong đó e≈2.71e \approx 2.71 (ví dụ: xem “Đại số và sự khởi đầu của phân tích - 10”).

Hình 1.

Tờ 18

không đánh sốChép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

tìm theo thời gian bay của nó tt:

v⃗1=∣g⃗∣t/2.\vec{v}_1 = |\vec{g}| t/2.
Nếu gói hàng cất cánh ở một góc nhất định so với đường chân trời và hạ cánh ở khoảng cách ss tính từ địa điểm phóng, thì

v⃗1=(∣g⃗∣t/2)2+(s/t)2.\vec{v}_1 = \sqrt{(|\vec{g}| t/2)^2 + (s/t)^2}.

Lưu ý rằng chiều cao của gói hàng trong các thử nghiệm của chúng tôi đạt tới 30 m, vì vậy việc phóng phải được thực hiện trong không gian mở.

Về bản chất, bây giờ bài toán được giảm xuống để xác định tốc độ v⃗2\vec{v}_2 của dòng nước chảy ra so với túi.

Để làm điều này, người ta đo lực F⃗\vec{F} mà tia nước từ vòi của túi chạm vào cân lò xo thay thế. Khi va chạm, nước truyền toàn bộ động lượng lên cân nên F⃗∣Δt=m2∣v⃗2∣\vec{F} |\Delta t = m_2 |\vec{v}_2|, trong đó Δt\Delta t là thời gian nước phun ra và khối lượng nước phun ra là m2=ρS∣v⃗2∣Δtm_2 = \rho S |\vec{v}_2| \Delta t (ρ là mật độ của nước, S là diện tích phần vòi phun). Như vậy,

v⃗2=∣F⃗∣/(ρS).\vec{v}_2 = \sqrt{|\vec{F}| / (\rho S)}.

Để đo lực, thuận tiện nhất là đặt thêm một mũi tên lên cân, mũi tên này không trở về vị trí ban đầu sau tác động của nước và ghi lại lực tác động lớn nhất.

Vì các phép đo v⃗1\vec{v}_1 và v⃗2\vec{v}_2 không thể được thực hiện trong cùng một mẫu nên điều quan trọng là phải đảm bảo áp suất không khí trong túi luôn giống nhau. Cách dễ nhất để đạt được áp suất đồng đều là cân tên lửa trước khi bơm nó lên, sao cho tốc độ của gói tăng lên khi khối lượng nước tăng lên (“nhiên liệu đã qua sử dụng”). Trong thử nghiệm, hóa ra, bắt đầu từ một giá trị nhất định m2m_2, tốc độ của gói giảm khi khối lượng nước tăng lên (Hình 2). Điều mâu thuẫn này có thể giải thích là do tốc độ nước chảy ra (∣v⃗2∣|\vec{v}_2|) phụ thuộc vào khối lượng của nó. Do đó, với một lượng nước lớn, khối lượng tác động của độ dốc trong túi tăng lên rõ rệt khi nước thoát ra. Điều này dẫn đến giảm áp lực lên nước và do đó giảm tốc độ dòng nước. Giá trị tối ưu m2m_2 có thể được tìm thấy bằng thực nghiệm. Trong các thí nghiệm của chúng tôi, thể tích nước là 30 cm³ với thể tích túi là 140 cm³.

Để kết luận, chúng tôi trình bày kết quả của một trong các thí nghiệm: khối lượng của các gói m1=53,15m_1 = 53,15 e, khối lượng nước m2=30m_2 = 30 e, khối lượng của tác động được bơm vào nước mB=0,53m_B = 0,53 e, mặt cắt ngang của các gói vòi S=3,1⋅10−5S = 3,1 \cdot 10^{-5} m2, lực tác động của vảy F⃗=29\vec{F} = 29 n, tốc độ đo thực nghiệm của các gói v⃗13=14,7\vec{v}_{13} = 14,7 m/giây và được tính bằng công thức Tsiolkovsky v⃗1p=13,9\vec{v}_{1p} = 13,9 m/giây. Từ đây

∣v⃗13∣−∣v⃗1p∣∣v⃗13∣⋅100%≈5,4%\frac{|\vec{v}_{13}| - |\vec{v}_{1p}|}{|\vec{v}_{13}|} \cdot 100\% \approx 5,4\%

nghĩa là công thức Tsiolkovsky đã được thử nghiệm với sai số đo lường hoàn toàn có thể chấp nhận được.

Tờ 19

tr. 17Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

17

vòng tròn toán học

V. Boltyansky

Sáu con thỏ trong năm cái lồng

“Chà, thỏ rừng, đợi một chút!”
Sói

Đồng ý rằng nếu bạn được phép đặt không quá một con thỏ rừng vào mỗi ô, thì bạn sẽ không thể đặt sáu con thỏ rừng vào năm ô và nói chung, với bất kỳ n tự nhiên nào, bạn sẽ không thể đặt n + 1 con thỏ rừng vào n ô. Chúng ta có thể nói cách khác: nếu n ô chứa n + 1 con thỏ trở lên thì chúng ta sẽ tìm thấy một ô chứa ít nhất hai con thỏ.

Chúng ta hãy biểu thị thỏ rừng bằng các ký hiệu p₁, …, pₙ+1 và các ô bằng q₁, …, qₙ. thì mỗi cách đặt thỏ vào ô có thể được coi là một ánh xạ nhất định (Hình 1) của tập P = {p₁, …, pₙ+1} vào tập Q = {q₁, …, qₙ}: thỏ pᵢ ∈ P được liên kết (dưới dạng “hình ảnh” của nó) với ô qᵢ ∈ Q mà con thỏ này nằm trong đó. Như vậy, phát biểu trên về thỏ rừng trong lồng có ý nghĩa toán học như sau: đối với mọi ánh xạ tập P chứa n + 1 phần tử vào tập Q chứa n phần tử thì có hai phần tử của tập P có cùng một ảnh.

Tuyên bố này được gọi là nguyên tắc Dirichlet*). Chứng minh khá dễ dàng bằng phương pháp quy nạp toán học. Theo một truyền thống bất thành văn, các nhà toán học trên toàn thế giới, khi xem xét nguyên lý Dirichlet, giải thích ý nghĩa của nó không phải bằng ngôn ngữ của tập hợp và ánh xạ, cũng không phải bằng bất kỳ đối tượng nào khác, cụ thể là bằng thỏ rừng và ô.

Nguyên lý Dirichlet, mặc dù đơn giản và tuyệt vời, nhưng lại rất thường được sử dụng trong việc chứng minh các định lý và lời giải bài toán.

Ví dụ 1. Chứng minh rằng nếu đường thẳng l nằm trong mặt phẳng của tam giác ABC không đi qua bất kỳ điểm nào.

*) Peter Gustav Lejeune Dirichlet (1805-1859) - nhà toán học kiệt xuất người Đức; Ông sở hữu những công trình cơ bản về lý thuyết số và các lĩnh vực toán học khác.

Hình 1.

Tờ 22

tr. 20Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

20

Chúng ta sẽ tìm được bao nhiêu số hạng tiếp theo của dãy số không phải là số nguyên tố, v.v.

Ví dụ 6. Cho pp và qq là các số tự nhiên, viết số hữu tỷ pq\frac{p}{q} dưới dạng số thập phân vô hạn. Hãy để chúng tôi chứng minh rằng mô hình của phân số này nhất thiết phải có tính tuần hoàn.

Bằng chứng của thực tế này (nó không được xem xét trong trường học) có thể dễ dàng thu được bằng cách sử dụng lý do Dirichlet. Khi chia p:qp: q theo kiểu “cột”, sẽ luôn thu được số dư từ 0 (nếu không thì số pq\frac{p}{q} sẽ không được viết dưới dạng phân số thập phân vô hạn). Như vậy, mỗi lần tìm thấy chữ số tiếp theo của thương số, số dư sẽ là một trong các số 1, 2, …, q−1q-1). Chúng tôi sẽ coi các giá trị có thể có này của phần còn lại là “ô”, do đó có tổng cộng q−1q-1 “ô”. “Thỏ rừng” chúng ta sẽ xem xét số dư thực sự thu được sau khi chúng ta loại bỏ chữ số có nghĩa cuối cùng của số bị chia (Hình 4). Hãy xem xét qq “thỏ rừng” đầu tiên (1 lớn hơn số lượng “ô”). Mỗi “thỏ rừng” kết thúc trong một “ô” nào đó - mỗi số dư bằng một trong các số 1, 2, …, q−1q-1. Vì lý do Dirichlet mà có hai “thỏ rừng” cùng chung một “chiếc lồng”. Nói cách khác, trong các số 1, 2, …, qq ta có thể chọn hai số i,ji, j sao cho số dư thứ ii và thứ jj (sau khi đã loại bỏ chữ số có nghĩa cuối cùng

Tờ 23

tr. 21Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

21

Người chiến thắng cuộc thi “Kvaenta”

Trong năm 1976 vừa qua, các biên tập viên đã nhận được phần lớn đáng kể các lá thư có quyết định bài toán so với năm vừa qua. Ban biên tập tạp chí Quantum cùng với các thành viên Ban tổ chức của All-Union Optimida đã chọn ra lời giải xuất sắc nhất.
Dưới đây là danh sách học sinh - người chiến thắng trong cuộc thi “Quenta” - đã nhận được quyền tham gia rec-publika optimids năm 1977.

Matematika

S. ABADJYAN - Yerevan, Trường Vật lý và Âm nhạc, lớp 10.
B. AMOSOV - Mytishchi, vùng Mátxcơva, tr. w. 26, 10 lớp
B. ARONOV - Saratov, tr. w. 13, 9 lớp
A. BER - Thành phố Tashkent, tr. w. 110, 10 ô
I. VORONOVICH - thị trấn Sopotskin, vùng Grodno, hạng 10.
A. GARNAEV - Tallinn, tr. w. 19, 10 lớp
V. GROSSMAN - Odessa, tr. w. 116, 10 ô
M. GRUNTOVICH - làng Novy Dvor, vùng Grodno, lớp 10.
A. DIDENKO - Krasnoar, làng. w. lớp 28, 10.
S. GUBANOV - Voroshilovgrad, làng. w. 17, 10 lớp
A. ZHERDEV - Slavyansk, vùng Donetsk, s. w. lớp 5, 9
R. IZMAILOV - Baku, tr. w. 134, 8 ô
B. KAPLAN - Kyiv, tr. w. 173, 10 ô
V. KASKEVICH - làng Novy Dvor, vùng Grodno, lớp 10.
A. KASYANCHUK - Nikolaev, s. w. 22, 10 lớp
M. KUTERNIN - Alma-Ata, RFMSH, lớp 10.
I. LOZITSKY - Gantsevich, vùng Brest, làng. w. 1, 9 lớp
S. MELIKHOV - Donetsk, s. w. 17, 10 lớp
A. MOSHONKIN - Leningrad, FMS 45, lớp 10.
M. NARODITSKY - Kuibyshev, làng. w. 135, 10 ô
E. OGIEVETSKY - Dnepropetrovsk, s. w. 23, lớp 10.
A. PETUKHOV - Novosibirsk, FMS 165, lớp 10.
S. POLYGALOV - Perm, s. w. 102, 9 ô.
V. ROGAVA - Tbilisi, Trường Vật lý và Âm nhạc được đặt theo tên. Komarova, 10 kl.
R. SEDVIMALEV - Quận Zangelansky của Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Xô viết tự trị, làng Shaiflinskaya. sh., 10 cl.
V. UGRINOVSKY - Khmelnyk, vùng Vinnytsia, làng. w. lớp 3, 10
S. KHARENKO - Angarsk, vùng Irkutsk, tr. w. lớp 10, 9
Y. STEINSHREIBER - Baku, tr. w. 210, 9 ô.
V. SHTEPIN - Chelyabinsk, tr. w. 103, 10 ô

Vật lý

F. BAGHDASARYAN - Baku, tr. w. 145, 10 ô
V. GARKAVY - Lida, vùng Grodno, làng. w. 1, 9 lớp
V. GARMASH - Zaporozhye, làng. w. lớp 28, 10.
A. ZABRODIN - Làng Chernogolovka, vùng Mátxcơva, tr. w. lớp 82,9.
V. KOTOK - Kharkov, tr. w. 27, 10 lớp
A. LISTOVNICHY - Kyiv, làng. w. lớp 96, 10.
V. LOBZIN - Sverdlovsk, vùng Voroshilovgrad, làng. w. lớp 9, 10
Y. MUKHARSKY - Kyiv, s. w. 145, 10 ô
A. NIKITENKOV - Velikiye Luki, làng. w. lớp 3, 9
V. NIKOLAICHIK - Mátxcơva, FMS 18, lớp 10.
V. PALEY - Kharkov, tr. w. 27, 9 lớp
D. PATARAYA - Tbilisi, Trường Vật lý và Âm nhạc được đặt theo tên. Komarova, lớp 8.
V. POTEMKIN - Velikiye Luki, làng. w. lớp 3, 10
K. TRUTNEV - Kazan, tr. w. Lớp 39, 10.
E. SHIFRIN - Dnepropetrovsk, s. w. 23, lớp 10.
Y. STEINSHREIBER - Baku, tr. w. 210, 9 ô.

Tờ 24

tr. 22Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

22

Bài toán

M426 — M430; F438 — F442

M426. Một bảng gồm n×nn \times n ô chứa các số từ 1 đến nn như trong Hình 1. Với mỗi nn trong đó, bạn có thể chọn nn ô sao cho không có hai ô nào thuộc cùng một hàng hoặc cột và sao cho tất cả các số trong các ô đã chọn đều khác nhau không?

A. Nenatsev

M427. a) Chứng minh rằng tồn tại một số lẻ nn sao cho mọi số chẵn kk không có số nào trong dãy vô hạn
kk+1,kkk+1,kkkk+1,…k^k + 1, k^{k^k} + 1, k^{k^{k^k}} + 1, \dots
không chia hết cho nn.

b) Chứng minh rằng với mọi số tự nhiên nn đều tồn tại một số tự nhiên kk sao cho mỗi số hạng của dãy vô hạn
k+1,kk+1,kkk+1,kkkk+1,…k + 1, k^k + 1, k^{k^k} + 1, k^{k^{k^k}} + 1, \dots
chia hết cho nn.

S. Lavrenchenko, lớp 9

M428. (m−1)n+1(m - 1)n + 1 mọi người đang tham gia Olympic. Chứng minh rằng trong số họ có mm người tham gia không biết nhau theo cặp hoặc có một người quen với ít nhất nn người tham gia Olympic. Liệu tuyên bố bài toán có còn đúng nếu số lượng người tham gia Olympic giảm đi một không?

E. Turkovich

M429. a) Phương trình có bao nhiêu lời giải?
∣x∣−1977{x}=1978?|x| - 1977 \{x\} = 1978?
(Ở đây ∣x∣|x| là phần nguyên của xx và {x}=x−∣x∣\{x\} = x - |x|.)

b) Chứng minh rằng với mọi p≠0p \neq 0 và qq phương trình
∣x∣+p{x}=q|x| + p\{x\} = q
có ∣∣p∣∣||p|| hoặc ∣∣p∣∣+1||p|| + 1 lời giải.

Zh. satarov

M430. a) Chứng minh rằng mọi hình phẳng lồi có diện tích SS đều có thể đặt trong đường thẳng 2S.

Tờ 25

tr. 23Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

23

6)* Chứng minh rằng mọi vật lồi có thể tích VV đều có thể đặt trong một hộp có dạng hình chữ nhật song song có thể tích 6V6V (Hình 2).

F438. Một thanh đồng chất nằm bên trong một hộp rỗng hình cầu. Chiều dài của thanh bằng bán kính của hình cầu. Hệ số ma sát là μ\mu. Góc tối đa mà một cây gậy có thể tạo ra với đường chân trời là bao nhiêu?

V. Bukhovtsev

F439. Đèn neon (nl) sáng lên khi hướng của nó đạt giá trị U1U_1. Trong trường hợp này, điện trở của bóng đèn trở nên giả tạo. Khi hướng của đèn giảm xuống U2U_2, đèn tắt và điện trở của nó lớn vô hạn. Đèn này được nối với mục tiêu, như trong Hình 3. Xét ≫U1>U2\gg U_1 > U_2, hãy xây dựng đồ thị gần đúng về hướng của tụ điện theo thời gian sau khi đóng công tắc KK.

V. Kopylov

F440.* Ước tính gần đúng bán kính tối thiểu của một hành tinh mà nó có thể giữ lại bầu khí quyển bao gồm chủ yếu là oxy và nitơ nếu nhiệt độ bề mặt của hành tinh là T=300∘KT = 300^\circ\text{K}. Mật độ trung bình của vật chất trên hành tinh được lấy bằng ρ=4⋅103 kg/m3\rho = 4 \cdot 10^3 \text{ kg}/\text{m}^3.

S. Kozel

F441.* Giữa các bản của một tụ điện phẳng kín có điện tích qq. Diện tích của các tấm vô hạn lớn, khoảng cách giữa chúng là dd. Ban đầu điện tích nằm cách tấm bên trái một khoảng 13d\frac{1}{3}d. Điện tích nào sẽ đi qua dây dẫn làm đóng các bản tụ điện khi điện tích qq di chuyển đến một vị trí mới và cách bản điện tích một khoảng 13d\frac{1}{3}d?

F442. Các quả bóng có khối lượng 1, 2, 3 và 4 ke được nối với nhau bằng các thanh nhẹ, mỗi thanh dài 1 m. Các thanh được buộc chặt sao cho tạo thành hình chữ thập (Hình 4). Hệ có thể xoay tự do quanh một trục nằm ngang đi qua điểm OO vuông góc với mặt phẳng vẽ. Tìm biên độ dao động của hệ nếu tại thời điểm ban đầu thanh nối các tải trọng có khối lượng m2=2m_2 = 2ke và m4=4m_4 = 4ke thẳng đứng và các quả cầu không chuyển động.

Tờ 27

tr. 25Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

25

Con dao phải đáp ứng nhiều hơn một kích cỡ. Chúng ta đã đạt được điều kiện cần để giải được bài toán: số qn+1q^n+1 phải được biểu diễn dưới dạng M2NM^2N, M>1M > 1.

  1. Bây giờ chúng ta hãy chứng minh rằng điều kiện này cũng là một điều kiện đủ.

Giả sử rằng qn+1=M2Nq^n+1 = M^2N, M>1M > 1. Nếu số NN đã có giá trị nn, nghĩa là, nếu qn−1≤N<qnq^{n-1} \leq N < q^n, thì mọi thứ đều theo thứ tự: NN bản thân nó phù hợp là AA: thì AA‾=N(qn+1)=M2N2\overline{AA} = N(q^n+1) = M^2N^2 là một hình vuông chính xác. Nhưng hiện tại, chúng tôi chỉ có thể nói rằng qn−i−1≤N<qn−iq^{n-i-1} \leq N < q^{n-i}, i≥0i \geq 0 (tức là NN có thể nhỏ hơn nn chữ số). Hãy lấy r>1r > 1 sao cho r2≤qr^2 \leq q (điều này luôn có thể thực hiện được nếu q≥4q \geq 4; ví dụ: đặt r=2r = 2) và xét cấp số nhân {N⋅r2k}\{N \cdot r^{2k}\}, k=0,1,…k = 0, 1, \dots. Vì số hạng đầu tiên của cấp số này nhỏ hơn qnq^n và mẫu số r2≤qr^2 \leq q, nên rõ ràng là nó chứa số hạng BB, thuộc về khoảng [qn−1,qn][q^{n-1}, q^n]. Vì BB có ​​dạng N⋅r2iN \cdot r^{2i}, nên khi đặt A=BA = B, chúng ta thu được AA‾q=N⋅r2i(qn+1)=M2N2⋅r2i\overline{AA}_q = N \cdot r^{2i}(q^n+1) = M^2N^2 \cdot r^{2i} là một hình vuông chính xác.

Lý luận của chúng tôi đúng cho tất cả q≥4q \geq 4. Điều này để lại trường hợp q=2q = 2 và q=3q = 3. Trong trường hợp q=3q = 3 chúng ta lấy A=1A = 1 vì AA‾3=113=1⋅3+1=4\overline{AA}_3 = 11_3 = 1 \cdot 3 + 1 = 4 là một hình vuông hoàn hảo. Trong trường hợp q=2q = 2, đặt n=3n = 3, chúng ta nhận được 23+1=32⋅12^3 + 1 = 3^2 \cdot 1, tức là N=1<2N = 1 < 2, và chúng ta cần 22≤N<232^2 \leq N < 2^3. Nhân N=1N = 1 với 22=10022^2 = 100_2, ta được số có ba chữ số A=1002A = 100_2. Số AA‾2=100⋅1002=36\overline{AA}_2 = 100 \cdot 100_2 = 36 là một hình vuông hoàn hảo.

  1. Hãy để chúng tôi chứng minh sự tồn tại của lời giải với mọi qq, tức là chúng tôi chứng minh rằng với mọi qq cũng tồn tại nn và M>1M > 1, nghĩa là qn+1=M2Nq^n+1 = M^2N.

Nếu q−число вида rs2−1q - \text{число вида } rs^2 - 1, s>1s > 1 thì n=1n = 1, M=sM = s và đáp án cho bài toán là số A=rA = r (được viết dưới dạng một chữ số):

rr‾q=r(rs2−1)+r=(rs)2.\overline{rr}_q = r(rs^2 - 1) + r = (rs)^2.

Cụ thể, các số đó có dạng qq có dạng 2k−12^k - 1, k≥2k \geq 2 (đối với s=2s = 2, r=2k−2r = 2^{k-2}).

Dưới đây là một số qq đầu tiên của biểu mẫu rs2−1rs^2 - 1:

3, 7, 8, 11, 15, 17, 19, 23.

Hãy xem xét số q+1q+1. Nếu nó không chứa các thừa số lẻ thì nó có dạng 2k2^k, tức là q=2k−1q = 2^k - 1, và trường hợp này đã được xem xét. Nếu q+1q+1 chứa thừa số lẻ pp, thì

qp+1=[(q+1)−1]p+1=(q+1)p−p(q+1)p−1+⋯+p(q+1),q^p+1 = [(q+1)-1]^p+1 = (q+1)^p-p(q+1)^{p-1}+\dots+p(q+1),

do đó qp+1q^p+1 chia hết cho p2p^2 (vì q+1q+1 chia hết cho pp).

Cụ thể, đối với q=10q = 10, chúng tôi nhận được n=11n = 11, M=11M = 11, N=826446281N = 826446281, A=42⋅826446281−13223140496A = 4^2 \cdot 826446281 - 13223140496, vì vậy 1322314049613223140496=(4⋅11⋅826446281)21322314049613223140496 = (4 \cdot 11 \cdot 826446281)^2.

  1. Vì vậy, số 10n+110^n+1 được biểu diễn dưới dạng M2NM^2N, M>1M > 1 với n=11n = 11. n=11n = 11 có phải là nhỏ nhất có thể không? Để làm rõ vấn đề này, chúng tôi đã biên soạn một chương trình máy tính và thu được các hệ số nguyên tố sau:

101+1=11;108+1=17⋅5882353;10^1+1=11; \quad 10^8+1=17 \cdot 5882353;

102+1=101;109+1=7⋅11⋅13⋅19⋅52579;10^2+1=101; \quad 10^9+1=7 \cdot 11 \cdot 13 \cdot 19 \cdot 52579;

103+1=7⋅11⋅13;1010+1=101⋅3541⋅27961;10^3+1=7 \cdot 11 \cdot 13; \quad 10^{10}+1=101 \cdot 3541 \cdot 27961;

104+1=73⋅137;1011+1=112⋅23⋅4093⋅8779;10^4+1=73 \cdot 137; \quad 10^{11}+1=11^2 \cdot 23 \cdot 4093 \cdot 8779;

105+1=11⋅9091;10^5+1=11 \cdot 9091;

106+1=101⋅9901;10^6+1=101 \cdot 9901;

107+1=11⋅909091;10^7+1=11 \cdot 909091;

vậy n=11n = 11 thực sự là nhỏ nhất.

V. Kukushkin

Tờ 29

tr. 27Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

27

số lượng tăng không ít hơn
1+2+4+8+7+5=27.1 + 2 + 4 + 8 + 7 + 5 = 27.
(Chúng tôi lý luận như sau: nếu aa khi chia cho 9 thì dư 8, bb dư 7 và a<ba < b, thì hiệu b−ab - a không nhỏ hơn 8; ước tính về chênh lệch được biểu thị trong Hình 7 màu đỏ). Vì vậy, s(2n+6)≤s(2n)+27s(2^{n+6}) \leq s(2^n) + 27.

Điều này có nghĩa là tại n=N+6kn = N + 6k, nơi k≥1k \geq 1, sẽ có
s(2n)=s(2N+6k)≥s(2N)+27k=92n−92N+s(2N).s(2^n) = s(2^{N+6k}) \geq s(2^N) + 27k = \frac{9}{2}n - \frac{9}{2}N + s(2^N).

Vì tất cả các số đều không lớn hơn 9 nên theo II
s(2n)≤9(n3+1).s(2^n) \leq 9\left(\frac{n}{3} + 1\right).

Do đó, với mọi n=N+6kn = N + 6k bất đẳng thức
92n−A≤s(2n)≤3n+9\frac{9}{2}n - A \leq s(2^n) \leq 3n + 9

(ở đây AA là số không phụ thuộc vào nn). Nhưng vì 92>3\frac{9}{2} > 3, điều này rõ ràng là sai (với tất cả n>2(A+9)/3n > 2(A+9)/3). Kết quả mâu thuẫn chứng tỏ rằng Giả định III là sai.

S. Konyaets

F393. Được biết, tần số bức xạ của các nguyên tử chuyển động với tốc độ vv theo hướng bề mặt quan sát được thay đổi theo giá trị Δf=vcf0\Delta f = \frac{v}{c}f_0, trong đó cc là tốc độ ánh sáng, f0f_0 là tần số bức xạ dọc theo trục nguyên tử (hiện tượng này gọi là hiện tượng Doppler). Kết quả là, do chuyển động chổi của các nguyên tử, các vạch quang phổ của nguyên tử bị mở rộng. Ước tính nhiệt độ của các nguyên tử Ne, biết rằng trong phổ phát xạ của nó phát hiện một vạch màu đỏ: nguyên tử f0=4,8⋅1014f_0 = 4,8 \cdot 10^{14} еч, chiều rộng Δf=1,6⋅109\Delta f = 1,6 \cdot 10^9 еч.

Động năng trung bình của chuyển động nhiệt của nguyên tử Ne là EˉK=32kT\bar{E}_K = \frac{3}{2}kT. Mặt khác, EˉK=mvˉ22\bar{E}_K = \frac{m\bar{v}^2}{2}, trong đó mm là khối lượng của nguyên tử, vˉ2\bar{v}^2 là bình phương trung bình của tốc độ chuyển động nhiệt của nó. Từ đẳng thức mvˉ22=32kT\frac{m\bar{v}^2}{2} = \frac{3}{2}kT, chúng ta tìm được vận tốc bình phương trung bình căn bậc hai của nguyên tử Ne:
vˉ2=3kTm=3RTμ,\sqrt{\bar{v}^2} = \sqrt{\frac{3kT}{m}} = \sqrt{\frac{3RT}{\mu}},
trong đó μ\mu là khối lượng nguyên tử Ne.

Sự thay đổi tần số của bức xạ nhận được được quan sát thấy phụ thuộc vào tốc độ vxv_x của nguồn chuyển động theo hướng của đài quan sát. Để ước tính độ lớn của hệ số, chúng ta có thể giả sử rằng thành phần vận tốc vxv_x đối với các nguyên tử neon khác nhau nằm trong khoảng từ −vˉx2+vˉx2-\sqrt{\bar{v}_x^2} + \sqrt{\bar{v}_x^2}, trong đó vˉx2\sqrt{\bar{v}_x^2} là giá trị căn bậc hai của vận tốc vxv_x.

Sử dụng mô hình được đơn giản hóa phần nào này, chúng ta thu được độ rộng phổ trong phổ phát xạ của nguồn
Δf=2vˉx2cf0.\Delta f = \frac{2\sqrt{\bar{v}_x^2}}{c}f_0.

Vì vˉx2=13vˉ2=RTμ\bar{v}_x^2 = \frac{1}{3}\bar{v}^2 = \sqrt{\frac{RT}{\mu}} nên kết quả cuối cùng có thể viết được
Δf=2/0cRTμ,\Delta f = \frac{2/0}{c}\sqrt{\frac{RT}{\mu}},

từ đâu theo sau
T=μc24R(Δff0)2≈700 °K.T = \frac{\mu c^2}{4R}\left(\frac{\Delta f}{f_0}\right)^2 \approx 700 \text{ °K}.

S. Kozel

Tờ 30

tr. 28Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

28

F394. Cấu trúc của một nhiệt kế y tế tiêu chuẩn được thể hiện trong Hình 8. Một mao dẫn mỏng được gắn vào lon rượu rue; do đó, có một “con dấu” - một phần có đường kính khoảng 30 micron. Vai trò của co thắt ceram ema là gì? Hãy ước tính gia tốc cần truyền vào nhiệt kế là bao nhiêu để nhiệt kế có thể “rung chuyển” sau khi thay đổi nhiệt độ?

Hình 8.

Hình 9.

Nhiệt kế y tế được gọi là nhiệt kế “tối đa”. Số đọc của nó tương ứng với nhiệt độ tối đa trong toàn bộ thời gian đo. Điều này xảy ra do “co thắt”. Khi rễ trong hộp được làm nóng, nó sẽ nở ra. Sự khẩn cấp phát sinh trong trường hợp này vượt quá lực căng bề mặt tác dụng lên thanh tay cầm tại điểm thắt và tay cầm bị “đẩy” vào mao quản. Khi nhiệt kế nguội đi, rễ bắt đầu lướt qua, lực sinh ra sẽ nén tay cầm tại điểm co lại và tay cầm tương ứng với nhiệt độ tối đa vẫn ở trong mao mạch. Có các cặp rễ nằm giữa thân trong mao quản và rễ trong ống trụ.

Chúng ta hãy cung cấp cho nhiệt kế một gia tốc hướng về bên phải (Hình 9). Lúc đầu, do quán tính, thanh sẽ đứng yên và “đi vào” chỗ thắt sẽ tạo thành một túi lồi. Áp suất bên trong thanh dưới mặt khum sẽ cao hơn áp suất hơi bão hòa của thanh ở chỗ thắt 2σr\frac{2\sigma}{r}, trong đó rr là bán kính của mặt khum. Đồng thời, áp suất ở đầu bên phải của tay lái trong mao quản cao hơn áp lực lên mặt 2σR\frac{2\sigma}{R}, trong đó RR là bán kính của tay cầm bên phải. Nó có thể được coi là bằng bán kính của ống mao dẫn.

Chúng ta hãy xem xét gia tốc của thanh tay cầm, được tô bóng trong hình, với diện tích mặt cắt ngang s=πr2s = \pi r^2. Áp suất ở đầu bên trái của nó là p+2σrp + \frac{2\sigma}{r}, và ở đầu bên phải là p+2σRp + \frac{2\sigma}{R} (p là áp suất hơi của rễ). Do đó, lực ∣F⃗1∣=(p+2σr)s|\vec{F}_1| = \left( p + \frac{2\sigma}{r} \right) s theo sau và ở bên phải - lực ∣F⃗2∣=(p+2σR)s|\vec{F}_2| = \left( p + \frac{2\sigma}{R} \right) s.

Sự khác biệt giữa các lực này truyền gia tốc cho người quản lý (có khối lượng mm)

∣a⃗∣=∣F⃗1∣−∣F⃗2∣m=(2σr−2σR)sm.|\vec{a}| = \frac{|\vec{F}_1| - |\vec{F}_2|}{m} = \left( \frac{2\sigma}{r} - \frac{2\sigma}{R} \right) \frac{s}{m}.

Nếu gia tốc truyền vào nhiệt kế lớn hơn giá trị này ∣a⃗∣|\vec{a}| thì thanh sẽ “tụt lại phía sau” và bị “đẩy” qua thắt lưng. Trong trường hợp này, bán kính rr của sự thay đổi độ co sẽ giảm. Giá trị tối thiểu của nó bằng bán kính r0r_0 của thắt lưng. Do đó, gia tốc tối đa được truyền cho người điều khiển bằng

∣a⃗0∣=2σsm(1r0−1R).|\vec{a}_0| = \frac{2\sigma s}{m} \left( \frac{1}{r_0} - \frac{1}{R} \right).

Vì r0≪Rr_0 \ll R, thì 1r0≫1R\frac{1}{r_0} \gg \frac{1}{R} và chúng ta có thể giả sử rằng

∣a⃗0∣≈2σsr0m.|\vec{a}_0| \approx \frac{2\sigma s}{r_0 m}.

Giá trị này ∣a⃗0∣|\vec{a}_0| là gia tốc tối thiểu phải được truyền vào nhiệt kế để “rũ bỏ nó”. Hãy để chúng tôi ước tính các giá trị của ∣a⃗0∣|\vec{a}_0|.

Khối lượng của tay cầm phía trên thắt lưng bằng ρV\rho V, trong đó ρ=13,6×103 kg/m3\rho = 13,6 \times 10^3 \text{ kg/m}^3 là mật độ của tay cầm và VV là thể tích của tay cầm phía trên thắt lưng. Có thể ước tính bằng cách giả sử rằng chiều dài của bàn là khoảng 4 cm và đường kính là ~6·10−5^{-5} m. Sử dụng những dữ liệu này và giá trị σ=0,5 h/m\sigma = 0,5 \text{ h/m}, chúng tôi thấy rằng

∣a⃗0∣≈80 m/cm2.|\vec{a}_0| \approx 80 \text{ m/cm}^2.

Khi nhiệt độ thay đổi, nhiệt kế phải ấm lên từ nhiệt độ phòng đến nhiệt độ cơ thể, tức là 15-17 ° C. Bạn chỉ có thể “lắc” nhiệt kế khi nhiệt độ của nó giảm 3-4 ° C. Vì tủ chịu nhiệt

Tờ 31

tr. 29Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

29

Có thể “lắc” nhiệt kế gần như ngay lập tức sau khi thay đổi nhiệt độ không?

F396. Một bình có đường kính khác nhau được gắn hướng lên trên một bình chứa đầy nước, được gắn cố định vào một bình lớn hơn và chứa một phần nước (Hình 11). Một chiếc kuskold nổi trên mặt nước bên trong một chiếc bình đang thay đồ. Điều gì xảy ra với mực nước trong bình khi băng tan? Thể tích sẽ thay đổi như thế nào nếu bình thay đổi không được gắn vào bình lớn hơn và nổi trên mặt nước?

Áp suất của chất lỏng tại bề mặt của nó bên trong một bình nhỏ ở trạng thái cân bằng bằng áp suất của không khí trong bình nhỏ. Để áp suất không khí không thay đổi thì cần phải giữ nó không đổi (bỏ qua sự thay đổi nhiệt độ khi băng tan).

Nước hình thành khi băng tan chiếm thể tích bằng phần băng ban đầu ở dưới nước. Nếu mực nước trong một bình nhỏ không thay đổi thì thể tích nước trong bình sẽ tăng và áp suất không khí sẽ giảm. Vì vậy, khi băng tan, mực nước trong bình nhỏ tăng lên và trong bình lớn, mực nước theo đó giảm xuống.

Nếu một bình nhỏ không gắn với một bình lớn mà nổi trên mặt nước (Hình 12), thì áp suất ở đáy bình không thể thay đổi khi băng tan. Thật vậy, áp suất này bằng trọng lượng của vật chứa trong bình chia cho diện tích đáy bình. Vì các đại lượng này không thay đổi nên áp suất ở đáy bình không thay đổi.

Nhưng áp suất ở đáy bình bằng ρ|g|h, trong đó ρ là mật độ của nước, |g| là gia tốc của áp suất tự do và h là chiều cao của cột nước. Do đó, h không thay đổi khi băng tan. Còn chiếc bình nhỏ sẽ chìm một phần trong nước để thể tích không khí trong đó không đổi.

I. Slovodetsky

Tờ 32

tr. 30Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

30

S. Pukhov

Vấn đề
về vật thể lồi

Ghi chú này được dành riêng cho lời giải bài toán M380, được xuất bản trên “Zadchina «Kvant»” (xem số 3, 1976). Chúng ta hãy nhớ lại công thức của nó.

a) Có một hình lồi trên mặt phẳng đáy và bên trong nó có một điểm O. Với mỗi đường thẳng l đi qua điểm O, vẽ lại một phân phối lại tại điểm O và trên đó, trên cả hai phía của điểm O, có hai đoạn thẳng có độ dài bằng độ dài của đoạn thu được khi hình này cắt đường thẳng l. Hợp của tất cả các đoạn này là một hình mới có tâm đối xứng O. Hình thu được có lồi không?

b) Cho một vị trí lồi đối xứng tâm có tâm O trong không gian. Đối với mỗi mặt phẳng α đi qua điểm O, một phân bố lại được vẽ tại điểm O và hai đoạn thẳng được đặt trên đó ở cả hai phía của điểm O này, độ dài của chúng bằng diện tích mặt cắt của vị trí đã cho theo mặt phẳng α. Hợp của tất cả các đoạn này là một vị trí mới có cùng tâm đối xứng O. Chứng minh rằng vị trí thu được có thể lồi.

Bình luận. Trong nhiệm vụ b) giả định rằng một số đơn vị là cố định. Sau đó đơn vị diện tích được xác định tự động. Và quá trình đặt các đoạn nên được hiểu như sau: đoạn chứa số đơn vị chiều dài bằng số đơn vị diện tích mà phần được xác định lại chứa.

Ở đây chúng tôi sẽ không định nghĩa tập lồi, thân, hình là gì, cũng như không liệt kê các tính chất của tập lồi - tất cả những khái niệm này đều được đưa vào khóa học hình học ở trường và chúng có thể được tìm thấy trong sách giáo khoa ở trường. Ngoài ra, chúng tôi sẽ không đưa ra một định nghĩa chặt chẽ về diện tích. Hóa ra là bất kỳ hình phẳng lồi nào cũng có diện tích giống như hình tam giác, hình vuông hoặc hình tròn có diện tích. Bạn có thể đọc chi tiết về điều này, chẳng hạn như trong Bách khoa toàn thư về Toán tiểu học, Tập V, các bài báo của V. A. Rokhli và về “Diện tích và Thể tích”, hoặc trong cuốn sách “Vòng tròn và quả bóng” của V. Blyashke. Nói chung, đã có nhiều cuốn sách thú vị viết về tập lồi. Một số trong số chúng được đề cập ở cuối ghi chú.

Vì vậy, hãy cùng học cách giải bài toán M380.

Phủ định đáp số đối với câu hỏi đặt ra trong nhiệm vụ a) đưa ra ví dụ sau.

Xét một tứ giác lồi ABCD có các đường chéo AC và BD vuông góc với nhau và cắt nhau tại điểm O (Hình 1). Đặt ∣AO∣=∣BO∣=∣CO∣=2|AO| = |BO| = |CO| = \sqrt{2} và ∣DO∣=22|DO| = \frac{\sqrt{2}}{2}. Hãy bắt đầu thực hiện việc xây dựng được mô tả ở điểm a). Trên các tia OB và OC, vẽ các đoạn OP1 và OP2, các đoạn AC và BD lần lượt bằng nhau; điểm P1 và P2 là điểm của tập hợp mới. Trên bisketris của góc BOC, vẽ đoạn OP bằng đoạn EF (nằm trên bisketris của các góc AOB và COD).

Hình 1.

Tờ 33

tr. 31Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

31

Hãy chứng minh rằng đoạn OPOP không cắt đoạn P1P2P_1P_2. Vì PP là điểm biên của hình mới nên hình mới sẽ không lồi.

Ta hãy biểu thị giao điểm của đường nhị phân của góc BOCBOC với đoạn P1P2P_1P_2 là QQ (Q∈[P1P2]Q \in [P_1P_2]). Chúng ta cần chứng minh rằng đoạn OPOP ngắn hơn đoạn OQOQ, tức là ∣OP∣<∣OQ∣|OP| < |OQ|.

Không khó để tính ∣OE∣=1|OE| = 1, ∣OF∣=23|OF| = \frac{2}{3}, tức là ∣EF∣=∣OP∣=53|EF| = |OP| = \frac{5}{3}. Nhưng ∣OQ∣=127|OQ| = \frac{12}{7} (tự mình thực hiện tất cả các phép tính). Vì 53<127\frac{5}{3} < \frac{12}{7}, chúng ta thu được ∣OP∣<∣OQ∣|OP| < |OQ|, tức là hình mới thu được từ tứ giác mà chúng ta đã chọn ABCDABCD theo “resith” được mô tả trong bài toán a), thực sự là không lồi.

Ở bên phải. Chứng minh rằng hình thu được từ tứ giác mà chúng ta đã chọn, không phải là hình bình hành, trong đó giao điểm của các đường chéo của nó được lấy là điểm OO, cũng không lồi.

Bây giờ chúng ta tiến hành chứng minh khẳng định ở đoạn 6) bài toán. Để thuận tiện, chúng ta hãy biểu thị phần thân mới bằng chữ cái VV và phần thân mà từ đó nó có được bằng chữ cái WW.

Chúng ta sẽ nói rằng điểm biên PP của thân mới VV tương ứng với tiết diện ω\omega của thân cũ WW theo mặt phẳng α\alpha đi qua tâm đối xứng OO, nếu đoạn OPOP vuông góc với mặt phẳng α\alpha và độ dài của nó bằng diện tích tiết diện ω\omega: ∣OP∣=Sω|OP| = S_\omega. Mỗi phần tương ứng với hai điểm đối xứng với OO; do đó, phần thân mới VV cũng đối xứng với điểm OO.

Vì phần thân VV được hình thành bởi tập hợp các đoạn “nhô ra” từ tâm OO, nên độ lồi của nó sẽ xuất phát từ thực tế là, cùng với hai ranh giới bất kỳ của phần thân WW, phần thân VV cũng thuộc về toàn bộ đoạn P1P2P_1P_2 (nghĩ mà xem).

Vì vậy, hãy để các điểm P1P_1 và P2P_2 của cơ thể VV tương ứng với hai phần khác nhau ω1\omega_1 và ω2\omega_2 của cơ thể WW bởi các mặt phẳng α1\alpha_1 và α2\alpha_2 đi qua tâm đối xứng OO. Đặt QQ là một điểm bên trong tùy ý của đoạn P1P2P_1P_2. Cần phải chứng minh rằng Q∈VQ \in V. Chúng ta vẽ qua OO một mặt phẳng vuông góc với đoạn OQOQ và đặt PP là một điểm nằm trên tia OQOQ, tương ứng với tiết diện ω\omega của vật WW theo mặt phẳng α\alpha. Rõ ràng, điểm QQ sẽ thuộc về phần thân VV khi và chỉ khi ∣OQ∣≤∣OP∣|OQ| \leq |OP|. Do đó, lời giải bài toán 6) rút gọn về việc chứng minh bất đẳng thức này. Chúng ta hãy đi qua nó trong một vài bước.

  1. Chúng ta chiếu (trực giao) các phần ω1\omega_1, ω2\omega_2 và ω\omega lên mặt phẳng đi qua các điểm OO, P1P_1 và P2P_2 (mặt phẳng Hình 2); sau đó các phần ω\omega, ω1\omega_1 và ω2\omega_2 chuyển thành các phân đoạn. Đặt [B1C1][B_1C_1], [B2C2][B_2C_2] và [BC][BC] là các phân đoạn này.

Lưu ý rằng các tia màu trong hình thu được từ các tia đỏ bằng cách quay 90° quanh điểm OO và các đoạn dài màu đỏ OP1OP_1, OP2OP_2 và OPOP lần lượt bằng diện tích của các phần ω1\omega_1, ω2\omega_2 và ω\omega. Dưới đây, sử dụng độ lồi của phần thân WW và nguyên lý Cavalieri *), chúng ta sẽ rút ra được sự tương ứng.

*) Bonaventura Cavalieri (1598-1647) - nhà toán học nổi tiếng người Ý. Nguyên tắc của nó đã được thảo luận trong «Kvant»—xem. Số 6 cho năm 1972 và số 8 cho năm 1975. Các nguyên tắc của Cavalieri cũng có trong sách giáo khoa của trường - xem. “Đại số và sự khởi đầu của phân tích 10”, tr. 98.

Tờ 34

tr. 32Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

32

Hình 3.

mang theo mặt phẳng của các mặt cắt này, từ đó suy ra đoạn OP cắt đoạn P1P2P_1P_2.

Rõ ràng là các mặt phẳng ω\omega, ω1\omega_1 và ω2\omega_2 cắt nhau dọc theo một đoạn chung O1O2O_1O_2 (Hình 3). Chúng ta hãy vẽ một mặt phẳng đi qua các điểm B1B_1 và B2B_2 song song với đoạn này; Hãy gọi nó là α′′\alpha''. Bất kỳ mặt phẳng nào song song với α′′\alpha'' cắt các phần ω1\omega_1, ω2\omega_2 và ω\omega dọc theo các đoạn song song Δ1\Delta_1, Δ2\Delta_2, Δ\Delta (xem Hình 3) và nếu bạn trộn α′′\alpha'' song song với chính nó thì các đoạn Δ1\Delta_1 sẽ cạn kiệt tất cả các phần ω1\omega_1, các đoạn Δ2\Delta_2 sẽ dùng hết tất cả các phần ω2\omega_2, và các đoạn Δ\Delta (xem Hình 3) sẽ dùng hết phần ω\omega của phần ω\omega. Hơn nữa, tỷ lệ trong đó đoạn Δ\Delta chia các cạnh của hình thang với các đáy Δ1\Delta_1 và Δ2\Delta_2 là như nhau đối với tất cả các mặt phẳng α′′\alpha''; hãy đặt nó bằng μ:λ\mu: \lambda, trong đó μ+λ=1\mu + \lambda = 1 - xem Hình 4, a. Hãy giải thích tại sao lại như vậy. Hãy chiếu tất cả các phần của chúng ta lên một mặt phẳng đi qua tâm OO, vuông góc với đoạn ku O1O2O_1O_2; chúng ta có được hình ảnh như trong Hình 4, b. Các phần ω\omega, ω1\omega_1 và ω2\omega_2 tương ứng với các đoạn được tô màu, họ mặt phẳng α′′\alpha'' tương ứng với họ các đường thẳng song song l′′l'' và mỗi đoạn trem Δ1\Delta_1, Δ2\Delta_2 và Δ\Delta là ba điểm nằm trên một trong các đoạn thẳng của họ l′′l''. Rõ ràng là tất cả các trung điểm (tương ứng chung với các đoạn Δ\Delta) chia từng đoạn được bao bọc giữa các cạnh bằng các đường thẳng (hình chiếu của các đoạn ω1\omega_1 và ω2\omega_2) theo cùng một tỷ lệ.

  1. Bây giờ chúng ta xét mặt phẳng α′\alpha' đi qua đoạn O1O2O_1O_2 và vuông góc với các mặt phẳng α′′\alpha''. Hãy chiếu các phần ω1\omega_1, ω2\omega_2 và ω\omega lên α′\alpha'. Do lựa chọn mặt phẳng α′′\alpha'', hình chiếu của các phần ω1\omega_1 và ω2\omega_2 (np.ω1np. \omega_1 và np.ω2np. \omega_2) lên mặt phẳng α′\alpha' có ​​cùng độ cao (Hình 5). Các đoạn Δ1\Delta_1 và Δ2\Delta_2 được chiếu thành các đoạn nằm trên cùng một đường thẳng, không bị biến dạng về chiều dài. Dễ thấy ∣Δ∣⩾λ∣Δ1∣+μ∣Δ2∣|\Delta| \geqslant \lambda |\Delta_1| + \mu |\Delta_2| (vì λ∣Δ1∣++μ∣Δ2∣\lambda |\Delta_1| + +\mu |\Delta_2| là đường thẳng của đoạn Δ\Delta, song song với hai đáy của hình thang có chiều dài ∣Δ1∣|\Delta_1| và ∣Δ2∣|\Delta_2|, chia các cạnh so với μ:λ\mu: \lambda và nằm bên trong hình thang, còn đoạn Δ\Delta không ngắn hơn, đi từ thân độ lồi WW).

Bây giờ chúng tôi phát triển các hình chiếu của các phần ω1\omega_1 và ω2\omega_2 (trong mặt phẳng α′\alpha') dọc theo đường thẳng nơi đặt đáy chung của chúng - xem Hình 6; nó chỉ hiển thị nửa trên của hình chiếu, song song với WW đối xứng ở giữa. Trong khoảng thời gian giữa các phép chiếu “đã phát triển” này, chúng ta sẽ vẽ một hình khác trong đó:

a) chiều cao giống như đối với np.ω1np. \omega_1 và np.ω2np. \omega_2;

Tờ 35

tr. 33Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

33

  1. cơ sở giống như np.ω1np.\omega_1, np.ω2np.\omega_2;
    c) nếu aa và bb là độ dài của các đoạn do giao điểm của np.ω1np.\omega_1 và np.ω2np.\omega_2 của một đường thẳng nào đó song song với đáy thì độ dài đoạn giao nhau của đường thẳng này với hình mới là λa+μb\lambda a + \mu b (λ\lambda và μ\mu là những đoạn đã đề cập ở trên).
  1. Bây giờ chúng ta thử tìm hiểu xem diện tích của các hình chiếu ω1\omega_1, ω2\omega_2 và hình mới có liên quan với nhau như thế nào và diện tích của hình mới có liên quan như thế nào với diện tích hình chiếu của phần ω\omega. Để làm điều này, chúng ta cần ba tính chất của diện tích (chúng ta sẽ không chứng minh chúng vì chúng ta không định nghĩa chính xác diện tích).

Tài sản đầu tiên là Cavalieri prizzit. Prisicite Cavalieri phát biểu rằng nếu hai hình nằm trong cùng một mặt phẳng có đặc tính là bất kỳ đường thẳng nào song song với một đường thẳng cho trước (nằm trong cùng một mặt phẳng), tại giao điểm với hình này, tạo thành các đoạn thẳng thì hai hình này có kích thước bằng nhau.

Tính chất thứ hai là sự khái quát hóa của Cavalieri’s prizzite. Cho ba hình FF, F1F_1 và F2F_2 trên mặt phẳng sao cho bất kỳ đường thẳng nào song song với một đường thẳng cho trước nằm trong mặt phẳng của các hình này sẽ cắt các hình này dọc theo các đoạn có độ dài ff, f1f_1 và f2f_2, và mỗi lần f=f1+f2f = f_1 + f_2. Sau đó SF=SF1+SF2S_F = S_{F_1} + S_{F_2} (lấy thuộc tính này từ Cavalieri prizzite).

Và cuối cùng, thuộc tính thứ ba: khi một hình bị kéo dài so với một trục nhất định với hệ số kk thì diện tích của nó được nhân với kk.

Từ Prizzit của Cavalieri, ngay lập tức suy ra rằng diện tích của hình được xây dựng trong Hình 6 bằng diện tích của hình chiếu lên mặt phẳng

Tờ 36

tr. 34Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

34

Hình 8.

hai ∣OQ∗∣≤∣OP∗∣|OQ^*| \leq |OP^*|, mở ∣OQ′∣≤∣OP′∣|OQ'| \leq |OP'|, ∣OQ∣≤∣OP∣|OQ| \leq |OP|, và cái đã cho được giải. Vì vậy, hãy chứng minh rằng ∣OQ∗∣≤∣OP∗∣|OQ^*| \leq |OP^*|. Đặt ∣OP1∗∣≤∣OP2∗∣|OP_1^*| \leq |OP_2^*| (Hình 8, a). Chúng ta tiếp tục đoạn P1′P1∗P_1'P_1^*, vuông góc với đoạn OP1∗OP_1^*, cho đến khi nó cắt các tia OQ′OQ' và OP2′OP_2' tại các điểm AA và BB (trường hợp ∣OP1∗∣>∣OP2∗∣|OP_1^*| > |OP_2^*| được thể hiện trên Hình 8, b). Lưu ý rằng ∣P1′A∣:∣AB∣=μ:λ|P_1'A| : |AB| = \mu:\lambda. Chúng ta hãy vẽ qua điểm AA một đường thẳng song song với OP2′OP_2' (nếu ∣OP1∗∣>∣OP2∗∣|OP_1^*| > |OP_2^*| thì một đường thẳng song song với OP1′OP_1'); nó sẽ cắt đoạn P1′P2′P_1'P_2' tại điểm RR, thuộc đoạn Q′P2′Q'P_2' và ∣P1′R∣:∣RP2′∣=μ:λ|P_1'R| : |RP_2'| = \mu:\lambda, do đó, để chiếu R∗R^* lên đường màu đỏ sẽ có ∣OR∗∣=λ∣OP1∗∣+μ∣OP2∗∣|OR^*| = \lambda |OP_1^*| + \mu |OP_2^*| và ∣OR∗∣≥∣OQ∗∣|OR^*| \geq |OQ^*|, tiết lộ rằng ∣OQ∗∣≤∣OP∗∣|OQ^*| \leq |OP^*|.

Văn học

  1. Bách khoa toàn thư về toán tiểu học (EEM), quyển 5 - hình học, M., “Nauka”, 1966.
  2. V. Blaschke, Krue i shar, M., “Khoa học”, 1967.
  3. L. A. Lyusternik, số liệu và đa tạp Vipuclice, M., “Khoa học”, 1966.
  4. I. M. Yaglom, V. G. Boltyansky, các nhân vật Vipuklitsa, M., “Khoa học”, 1951.
  5. I. M. Yaglom, Bài toán mười ba quả bóng, Kyiv, “Trường học Vishcha”, 1975.

sự di chuyển của ngựa

Quân mã đi vòng quanh bàn cờ và trở về ô vuông ban đầu. Khôi phục toàn bộ tuyến đường nếu chỉ biết số lượng mười sáu ô vuông của bàn cờ (theo thứ tự hiệp sĩ đi qua chúng).

Hình vuông chính xác

“Anh ấy vẫn sai.”

Cụm từ này đã trở thành chủ đề suy nghĩ sâu sắc của một người yêu câu đố: liệu có thể thay thế các chữ cái trong đó bằng các số (giống - giống, khác - khác) để mỗi từ trở thành bình phương của một số tự nhiên nhất định?

Tuy nhiên, lời giải người Nhật hiện tại bài toán cần sự giúp đỡ của bạn.

L. Mochalov

Tờ 37

tr. 35Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

35

A. Khinchin

Ý nghĩa hình học của đạo hàm

Ở lớp chín, trong các bài học đại số, bạn đã học định nghĩa đạo hàm của một hàm số. Khái niệm đạo hàm là một trong những khái niệm chính trong phân tích toán học. Chúng tôi đang trình bày một câu chuyện về minh họa hình học của đạo hàm, điều này quan trọng không kém đối với cả giải tích và hình học, vốn được dành rất ít thời gian ở trường (xem “Đại số 9”, đoạn 52). Chúng tôi lấy câu chuyện này từ “Khóa học ngắn hạn về giải tích toán học” của nhà toán học và giáo viên nổi tiếng Liên Xô Aleksandr Ykovlevich Khinchin (1894-1959)*.

Biểu diễn hình học của một hàm đóng vai trò là một công cụ cực kỳ có giá trị cho nghiên cứu của họ, chủ yếu là do nhiều chi tiết về hoạt động của hàm, vốn rất khó đọc khi nó được chỉ định bằng công thức (và thậm chí còn hơn thế nữa là một bảng), xuất hiện trên biểu đồ hoàn toàn rõ ràng và không thể nhìn thấy bằng mắt. Bất kỳ đặc điểm nào của một hàm nhất định, khi được mô tả bằng đồ họa, sẽ hoạt động như một đặc tính hình học nhất định của đường cong được mô tả. Đặc biệt, chúng ta có thể tưởng tượng trước rằng một hình vẽ mô tả một hàm số cũng cho chúng ta một hình ảnh trực quan về đạo hàm của nó.

Chúng ta hãy mô tả hàm y=f(x)y=f(x) trong hệ tọa độ Descartes (x;y)(x; y) (Hình 1). Hãy đánh dấu các điểm M(x;y)M(x; y) và N(x+Δx;y+Δy)N(x+\Delta x; y+\Delta y) trên đường cong. Hãy lấy MP pa-

*) A. Vâng. Khinchin, “Khóa học ngắn hạn về phân tích toán học”, M., Gostekhidat, 1957.

trục OXOX. Rõ ràng, trong tam giác vuông MNPMNP hai chân là MP=ΔxMP=\Delta x và NP=ΔyNP=\Delta y. Do đó, tỉ số ΔyΔx\frac{\Delta y}{\Delta x} bằng tiếp tuyến của góc φ\varphi tạo bởi dây MNMN với chiều dương của trục OXOX.

Bây giờ chúng ta hãy làm cho Δx\Delta x có xu hướng về 0. Trong trường hợp này, điểm MM sẽ bất động và điểm NN sẽ tiếp cận điểm đó vô thời hạn. Dây MNMN sẽ thay đổi hướng và tại mỗi thời điểm của quá trình này, hệ số góc của dây này là

tgφ=ΔyΔx;tg\varphi=\frac{\Delta y}{\Delta x};

nếu một hàm đã cho có đạo hàm tại điểm xx, tức là nếu tồn tại

lim⁡Δx→0ΔyΔx=f′(x)=y′,\lim_{\Delta x\to 0}\frac{\Delta y}{\Delta x}=f'(x)=y',

thì về mặt hình học, điều này có nghĩa là hướng của dây MNMN thiên về một hướng giới hạn nhất định MTMT, tạo thành một góc α\alpha với hướng dương của trục OXOX, và

tgα=lim⁡Δx→0tgφ=lim⁡Δx→0ΔyΔx=y′.tg\alpha=\lim_{\Delta x\to 0}tg\varphi=\lim_{\Delta x\to 0}\frac{\Delta y}{\Delta x}=y'. (1)

Primula MTMT, có thể được định nghĩa thuần túy về mặt hình học là vị trí giới hạn của cát tuyến MNMN nối điểm MM với một điểm khác NN gần vô cùng với nó, được gọi là điểm phân của đường cong đã cho tại điểm MM. Đẳng thức (1) chứng tỏ hàm số đạo hàm f(x)f(x) tại điểm xx bằng hệ số góc

Hình 1.

Tờ 38

tr. 36Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

36

Hình 2.

nông theo đường cong tương ứng tại điểm có hoành độ xx. Nếu, như thường lệ, chúng ta giả sử (phù hợp với cách biểu diễn trực quan của chúng ta) rằng hướng của tiếp tuyến đặc trưng cho chúng ta hướng của đường cong tại một điểm nhất định, thì chúng ta sẽ thấy ngay rằng nếu đường cong (với mức tăng xx, tức là từ trái sang phải) tăng lên, thì đạo hàm của nó không âm, và độ dốc càng dốc thì giá trị của đạo hàm càng lớn; Có hướng, nơi đường cong (từ trái sang phải) đi xuống, đạo hàm không dương, và ở đây, giá trị hoành độ của đạo hàm càng lớn thì độ dốc càng dốc.

Hình ảnh hình học của đạo hàm mà chúng ta tìm được cho phép chúng ta hiểu rõ ràng các ví dụ về sự vắng mặt của đạo hàm. Hình 2 cho chúng ta đồ thị của hàm y=∣x∣y = |x| và Hình 3 cho chúng ta đồ thị của hàm y=xsin⁡1xy = x \sin \frac{1}{x}. Trong trường hợp đầu tiên, đường y=∣x∣y = |x| với x=0x = 0 có một hướng nhất định ở bên phải và một hướng nhất định ở bên trái, nhưng hai hướng này khác nhau; trong trường hợp thứ hai, đường cong y=xsin⁡1xy = x \sin \frac{1}{x} tại điểm x=0x = 0 không có hướng xác định về bên phải hoặc bên trái (không có tiếp tuyến): khi ∣x∣|x| ngày càng nhỏ hơn, hướng của cát tuyến dao động liên tục giữa các đường thẳng y=xy = x và y=−xy = -x và do đó không thể có xu hướng theo bất kỳ hướng giới hạn nào.

Cuối cùng, từ quan điểm giải thích hình học của đạo hàm, thật dễ hiểu tại sao điều này lại chiếm ưu thế ở chỗ mọi hàm liên tục phải

Hình 3.

nó có đạo hàm (có lẽ ngoại trừ ở một số điểm đặc biệt): thực sự, rất khó để tưởng tượng một đường cong liên tục không có tiếp tuyến tại bất kỳ điểm nào; và ngay cả bây giờ, khi sự tồn tại của những đường cong như vậy đã được xác lập rõ ràng, chúng ta chỉ có thể tưởng tượng rất gần đúng đường đi của chúng; một đường cong như vậy ở vùng lân cận mỗi điểm của nó có vị trí gần giống với đường cong trong Hình 3 ở vùng lân cận điểm OO. Dù vậy, những đường cong như vậy rất có ý nghĩa, và khám phá của chúng là một trong những ví dụ nổi bật nhất trong lịch sử toán học về việc trực giác đã thống trị trong nhiều thế kỷ lại có thể trở thành sai lầm như thế nào.

Chúng ta cũng hãy lưu ý rằng việc biết giá trị của đạo hàm y′y' tại điểm xx, rõ ràng, cho phép chúng ta xây dựng tiếp tuyến của một đường cong bằng các ví dụ cơ bản y=f(x)y = f(x) tại điểm MM. Hình học cơ bản dạy chúng ta xây dựng các tiếp tuyến của một đường tròn, trong hình học giải tích, chúng ta học cách tìm các tiếp tuyến của tất cả các đường cong bậc hai, nhưng chỉ có phép tính vi phân mới cho phép chúng ta đặt ra và giải quyết các vấn đề bài toán về cách vẽ tiếp tuyến với đạo hàm của một đường cong tại một điểm bất kỳ.

Và bây giờ, như một bài tập, chúng tôi cung cấp cho độc giả một số bài toán về tiếp tuyến với đường cong.

Nhiệm vụ

  1. yy parabol y=4x−x24y = \frac{4x - x^2}{4} tiếp tuyến được vẽ tại các điểm (0;0),(2;1),(4;0)(0; 0), (2; 1), (4; 0). Tìm góc nghiêng của chúng với trục OxOx. (9 lớp)

  2. Tìm góc nghiêng của tiếp tuyến với hyperbol xy=a2xy = a^2 tại điểm (a;a)(a; a). (9 lớp)

  3. a) Đường cong y=ln⁡xy = \ln x cắt trục OxOx ở góc nào?

Tờ 40

tr. 38Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

38

Nhiệm vụ

  1. a) Hai kẻ lệch tâm vẽ một đường đứt nét trên một tờ giấy vô hạn trong một hình vuông, lần lượt nối mỗi cạnh một cạnh có độ dài 1 và không được đi qua cùng một đoạn hai lần. Kẻ lập dị không thể di chuyển sẽ thua cuộc. Chứng minh rằng kẻ lập dị thứ nhất không thể thua và kẻ lập dị thứ hai không thể thua.
  1. Hai kẻ lập dị tiếp tục chơi. Bây giờ họ lần lượt từ chối lưới bóng chuyền n×nn \times n ô, mỗi lần cắt một nitke. Kẻ lập dị cắt lưới thành hai mảnh sẽ thua cuộc. Ai thắng?
  1. Một số số khi chia cho 1976 và 1977 thì có số dư là 76. Số này khi chia cho 39 thì có số dư là bao nhiêu?

  2. Quân cờ nhân mã di chuyển như một hiệp sĩ, nhưng không thể di chuyển hai ô lên và một ô sang phải, hoặc hai ô xuống và một ô sang phải. Liệu một nhân mã có thể đi vòng quanh toàn bộ bàn cờ, đánh vào mỗi ô chỉ một lần và quay lại ô ban đầu không?

  3. Ở trường bên trái của sọc ca rô 1×19771 \times 1977 có ba nút. Sasha và Lucy chơi trò chơi sau: mỗi người trong số họ có thể di chuyển bất kỳ nút nào (nhưng chỉ một lần di chuyển) sang bên phải tới bất kỳ số trường nào. Người không có nơi nào để đi sẽ thua cuộc. Chứng minh rằng Lucy, bắt đầu, có thể đảm bảo chiến thắng cho chính mình.

  4. Có một phần hình vuông bên trái ở cạnh 1 km. Rừng bao gồm những cây có đường kính 50 cm. Tanya phát hiện ra rằng không thể đi xuyên qua khu rừng này theo đường thẳng từ bên này sang bên kia. Chứng minh rằng có ít nhất hai nghìn cây trong rừng.

Tờ 41

tr. 39Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

39

Yu. Danilov

Câu đố
nghệ sĩ Gromov

“Proogle in the Zoological Garden không phải là động vật học theo nghĩa học thuật của từ này. Tuy nhiên, đối với tôi, có vẻ như trước tiên bạn cần phải quan tâm đến động vật, sau đó xử lý việc phân loại và giải phẫu của chúng. Khu vườn mở cửa cho tất cả mọi người, kể cả những người nhìn động vật chỉ để giải trí. Vì vậy, sẽ không có vấn đề gì nếu ai đó nói rằng những bức tranh của tôi không phải là toán học. Bất cứ ai tua lại chúng từ đầu đến cuối có lẽ sẽ nhận ra điểm chung của chúng, và đây chính là toán học.”

Hugo Steinhaus
(lời nói đầu trong cuốn sách
“Kính vạn hoa toán học”).

Hãy bắt đầu với trò chơi
Hãy nhìn vào các số liệu được hiển thị trên trang. 40-41. Để biến bất kỳ thứ nào trong số chúng thành bất kỳ thứ nào khác (ví dụ: tạo ra một con voi từ một con hà mã, một con tê giác từ một con đà điểu hoặc một con vật bị săn từ một thợ săn), bạn không cần phải là một người hay chửi thề hay một phù thủy hay tìm đến Hasan Abdurahman Ibn-Khottab, còn được gọi là Hottab, để được giúp đỡ. Tất cả những hình vẽ này được làm từ các bộ phận của bộ xây dựng phi giáo dục - các bộ phận của hình vuông, được cắt như trong Hình 1. (Mỗi bộ phận, nếu cần, có thể lộn ngược.)

Nghệ sĩ Aleksadr Illarionovich Gromov đã nghĩ ra phương pháp cắt ra những hình vuông và biểu cảm có thể được tạo ra từ những “mảnh ghép”. Năm 1930, Nhà xuất bản Nhà nước xuất bản 5 cuốn sách đố nhỏ của ông: “Ấn Độ”, “Đầu máy hơi nước”, “Nhà máy”, “Gà trống” và “Nhà”. Được xuất bản bởi một nhóm nhỏ người, những cuốn sách trò chơi hấp dẫn này đã bán hết từ lâu và trở thành một thư mục hiếm có. Trong số này, chúng tôi giới thiệu với độc giả những nhân vật trong cuốn sách “Người da đỏ” của A. Gromov.

Các câu đố của A. Gromov là họ hàng gần của trò chơi nổi tiếng “tangram”, người đã dành nhiều trang tuyệt vời trong tác phẩm của mình cho các tác phẩm kinh điển do các nhà toán học Sam Loyd và Henry Duden sử dụng. Chúng ta sẽ nói về tangram, các câu đố khác liên quan đến bố cục của các hình từ các phần của hình gốc được cắt đặc biệt và chủ đề xa xôi chung của chúng - trò chơi “stomaton”, trò chơi đã được Archimedes biết đến trong các số sau «Kvant».

Lập các số liệu hiển thị trên trang. 40-41, hoặc phát minh ra cách cắt hình vuông và bố cục * của riêng họ), độc giả của chúng tôi (và thậm chí cả các em trai và em gái của họ, những người chưa có thời gian làm quen với một công cụ cổ xưa và dựa trên máy chủ như vậy).

*) Các biên tập viên «Kvant» kêu gọi độc giả gửi cho họ những nhân vật thành công nhất mà họ đã nghĩ ra. Những tác phẩm hay nhất sẽ được xuất bản và tác giả của chúng sẽ được trao tặng khoản đăng ký hàng năm cho «Kvant».

Hình 1.

Tờ 44

tr. 42Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

42

Hình 2.

khoa học, như hình học), về cơ bản sẽ tham gia vào việc chứng minh các định lý về các số tương đương. Không có vấn đề gì khi những hình hình học này được đặt tên hơi khó giải thích: Johannes Kepler đang bận tính toán thể tích của một “quả táo”, “dâu tây”, “hình nón thông” và “khăn xếp kiểu Thổ Nhĩ Kỳ”.

Một chút khoa học

Một nhánh đặc biệt của lý thuyết, hình học tổ hợp, nghiên cứu sự sắp xếp khác nhau của các hình và đặc biệt là sự biến đổi của các hình có cấu tạo bằng nhau.

Một lý thuyết quan trọng của lý thuyết tổ hợp mặt phẳng, được chứng minh vào những năm ba mươi của thế kỷ 19 bởi nhà toán học Hungary Farkas Bolyany (cha của một trong những người sáng tạo ra hình học phi Euclide - Janos Bolyany) và, độc lập với ông, bởi nhà toán học người Đức Gerwin, tuyên bố rằng hai đa giác có cùng độ dài bằng nhau (có cùng diện tích) đều bằng nhau, tức là một trong số chúng cho phép chia thành các phần để từ đó một đa giác khác có thể được hình thành. Điều tò mò là lý thuyết phân tích không đúng với không gian: như nhà toán học người Đức Dehn đã chứng minh vào đầu thế kỷ 20, có những khối đa diện có kích thước bằng nhau (có thể tích bằng nhau), nhưng không có những khối đa diện có kích thước bằng nhau. Chứng minh cơ bản về định lý Boyani - Gervin và Dehn được dành cho tập tài liệu “Các số tương đương và các số bằng nhau” của V. G. Boltyansky, do Viện Kỹ thuật Nhà nước xuất bản năm 1956 trong loạt bài “Các bài giảng phổ biến về Toán học”.

Định lý Bojani-Gerwin là một trong những định lý được gọi là định lý tồn tại thuần túy: nó không nói gì về cách tìm một phân vùng của một trong các đa giác có diện tích bằng nhau thành các phần mà từ đó một đa giác khác có thể được tạo thành. Trong một thời gian dài, không có phương pháp chung nào cho phép người ta tìm ra các phân vùng cần thiết và việc tìm kiếm chúng không được thực hiện nhiều bởi các nhà hình học mà bởi các “nhà chiến lược toán học”, những người đôi khi tìm ra khái niệm “cốm” có vẻ đẹp đáng kinh ngạc. Ví dụ, Henry Dueden tổng hợp việc cắt một hình vuông thành bốn phần, từ đó có thể tạo thành một tam giác đều (Hình 2).

Chuyên gia hiện đang sống của Văn phòng Bằng sáng chế Úc, Harry Lindgren, đã phát triển các phương pháp chung lời giải của các lớp rộng bài toán để cắt, tính tổng, biến đổi hình học của các vết cắt từ một tập hợp hỗn loạn các dữ kiện riêng lẻ thành một khoa học. Cuốn sách “Giải trí bài toán cho việc cắt” của Harry Lindgren sẽ sớm được Nhà xuất bản Mir xuất bản.

(Kết thúc. Xem phần đầu ở trang 20, 37)

  1. Cho tám số nguyên a1,a2,…,a8a_1, a_2, \dots, a_8, với 0<a1<⋯<a8<160 < a_1 < \dots < a_8 < 16. Chứng minh rằng với một số kk trong tám số nguyên đã cho, người ta có thể chọn ít nhất ba cặp (ai,aj)(a_i, a_j) liên quan đến quan hệ ai−aj=ka_i - a_j = k.

  2. Chứng minh rằng dù là số tự nhiên a,ma, m thì số dư khi chia số a,a2,a3,…,ana, a^2, a^3, \dots, a^n, … cho mm đều tuần hoàn và lặp lại.

  3. Có một bộ gồm 4 số dương nn. Được biết, bất kỳ bốn số phân biệt theo cặp nào trong tập hợp này đều có thể được sử dụng để tạo thành một cấp số nhân. Chứng minh rằng có nn số giống nhau trong tập hợp.

  4. Chứng minh rằng từ 990 số tự nhiên khác nhau không quá 1977 có thể chọn được ba số mà tổng của hai số đó bằng số thứ ba. Có thể giảm số 990 ở đây không?

  5. Phần trên của một 65 giác lồi chứa các số tự nhiên khác nhau, mỗi số không vượt quá 1977. Chứng minh rằng có hai đường chéo sao cho hiệu các số viết ở hai đầu của chúng là như nhau.

  6. Đặt a1,…,ana_1, \dots, a_n là số tự nhiên và a1<⋯<an≤2na_1 < \dots < a_n \leq 2n. Chứng minh rằng nếu bội số chung nhỏ nhất của bất kỳ số nào trong hai số này lớn hơn 2nn thì a1>2n3a_1 > \frac{2n}{3}.

Tờ 46

tr. 44Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

44

Chương trình thi tuyển sinh môn Toán
dành cho người nộp đơn vào các trường đại học năm 1977

HƯỚNG DẪN CHUNG

Trong kỳ thi toán, người nộp đơn vào một cơ sở giáo dục đại học phải thể hiện:
a) kiến ​​thức rõ ràng về các định nghĩa và định lý toán học do chương trình cung cấp, khả năng chứng minh các định lý này;
b) có thể diễn đạt chính xác và ngắn gọn các ý tưởng toán học bằng cách trình bày bằng miệng và bằng văn bản, sử dụng các ký hiệu thích hợp;
b) tự tin sở hữu kiến ​​thức và kỹ năng toán học do chương trình cung cấp, khả năng áp dụng chúng ở mức lời giải bài toán.

Chương trình toán dành cho học sinh vào đại học năm 1977 bao gồm hai lựa chọn: lựa chọn “A” và lựa chọn “B”. Lựa chọn “A” dành cho những ứng viên đã tốt nghiệp năm 1977 (đã học 10 năm theo chương trình mới). Lựa chọn “B” - dành cho tất cả những người khác đã hoàn thành chương trình giáo dục trung học*. Tùy chọn “B” không được hiển thị ở đây.

Mỗi phiên bản của chương trình bao gồm ba phần. Đầu tiên là danh sách các khái niệm và sự kiện toán học cơ bản mà thí sinh phải biết (có thể sử dụng chúng một cách chính xác tại lời giải bài toán, tham khảo khi chứng minh các định lý). Phần thứ hai chứa các định lý mà bạn cần có khả năng chứng minh và các công thức mà bạn cần có khả năng suy ra. Nội dung phần lý thuyết của bài thi nên được rút ra từ phần này. Phần thứ ba mô tả các kỹ năng toán học cơ bản mà thí sinh phải có.

LỰA CHỌN “A”
I. CÁC KHÁI NIỆM VÀ SỰ KIỆN TOÁN CƠ BẢN

Số học, đại số, khởi đầu của phân tích

  1. Tập hợp, phần tử của tập hợp; tập hợp con, hợp và giao của một tập hợp.
  2. Tập hợp các số tự nhiên, số nguyên, số hữu tỉ và số thực. Mối quan hệ giữa họ.
  3. Số tự nhiên. Số nguyên tố và hợp số. Số chia, bội số. Các ước chung. Bội chung nhỏ nhất.
  4. Dấu hiệu chia hết cho 2, 3, 5 và 10n^n.
  5. Số thực, biểu diễn chúng dưới dạng phân số thập phân. So sánh số thực.
  6. Khoảng số. Mô đun (giá trị tuyệt đối) của số thực và ý nghĩa hình học của nó.
  7. Biểu thức số. Biểu thức có biến. Biểu thức bằng nhau giống hệt nhau. Công thức nhân viết tắt.
  8. Bằng cấp với chỉ số tự nhiên. Đơn thức và đa thức. Dạng chuẩn của đa thức.
  9. Đa thức một biến. Đa thức Korey.
  10. Chức năng. Phương pháp xác định hàm. Các lĩnh vực định nghĩa, nhiều kiến ​​thức về chức năng. Hàm nghịch đảo của cái này.
  11. Các hàm số. Đồ thị của hàm số. Chức năng tăng giảm; tuần hoàn, chẵn, lẻ.
  12. Cực trị của hàm số. Giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của hàm số trên một khoảng. Điều kiện cần để đạt cực trị của hàm số (định lý Fermat).
  13. Các hàm số cơ bản: tuyến tính, bình phương (y=ax2+bx+cy=ax^2+bx+c), lũy thừa (y=axny=ax^n, n∈Zn\in\mathbb{Z}), hàm mũ (y=axay=ax^a, a>0a>0), logarit; hàm lượng giác (y=sin⁡xy=\sin x, y=cos⁡xy=\cos x, y=tgxy=\tg x); gốc số học

ny=x(n∈N).n y = \sqrt{x} (n \in \mathbb{N}).
14. Dãy số. Giới hạn dãy số
15. Cấp tiến số học và hình học.
16. Phương trình. Tập hợp các phương trình lời giải. Đồ thị của một phương trình với hai biến. Các phương trình tương đương.
17. Sự bất bình đẳng. Tập hợp các bất đẳng thức lời giải. Các bất đẳng thức tương đương
18. Hệ phương trình và bất đẳng thức. Lời giải hệ thống. Bộ hệ thống lời giải. Các hệ thống tương đương
19. Giới hạn chức năng. Tính liên tục của chức năng.

Tờ 47

tr. 45Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

45

  1. Hàm xử lý đạo hàm. Đạo hàm của một hàm phức tạp.
  2. Phản phái sinh. Intergal như một sự gia tăng của nguyên hàm.
  3. Những cài đặt đầu tiên. Vị trí. Theo đó.
  4. Mức độ tự nhiên của quần xã (công thức Newton).

Hình học

  1. Hàm hình học như một tập hợp các điểm. Đường thẳng, tia, đoạn thẳng, nét đứt; chiều dài của đoạn. Góc, giá trị góc. Các góc đứng và liền kề. Chu vi, vòng tròn. Đường thẳng song song, hướng.

  2. Phong trào. Các loại chuyển động. Osvaya và sự đối xứng trung tâm. Chuyển giao song song. Xoay. Khả năng chịu tải funkur.

  3. Vectơ. Các phép toán trên vectơ. Các vectơ cộng tuyến. Các vectơ Complan.

  4. Hàm lồi. Đa giác, các đỉnh, các cạnh, đường chéo của nó. Trục và tâm đối xứng của đa giác.

  5. Tam giác. Đường trung bình, đường phân giác, chiều cao của nó. Các loại hình tam giác. Đường giữa của tam giác.

  6. Tứ giác: hình bình hành, hình chữ nhật, hình thoi, hình vuông, hình thang. Đường giữa của hình thang.

  7. Chu vi và hình tròn. Tâm, dây cung, đường kính, bán kính. Tiếp tuyến với một đường tròn. Cung của một vòng tròn. Phân khúc và lĩnh vực.

  8. Góc trung tâm và góc ghi.

  9. Đa giác nội tiếp và ngoại tiếp. Đa giác thông thường. Biểu thị cạnh của một đa giác đều theo bán kính của đường tròn ngoại tiếp nó.

  10. Diện tích của một đa giác. Hàm diện tích: hình tam giác, hình chữ nhật, hình bình hành, hình thoi, hình vuông, hình thang, đa giác đều (thông qua bán kính của hình tròn mô tả xung quanh nó).

  11. Chu vi và diện tích của một vòng tròn. Chiều dài của các vòng tròn và khu vực khác của ngành.

  12. Sự chuyển đổi sẵn sàng Sự tương đồng. Chức năng đồng nhất và tương tự. Tỷ lệ diện tích của các funkur tương tự.

  13. Độ phẳng. Các mặt phẳng song song và cắt nhau.

  14. Sự song song của đường thẳng và mặt phẳng.

  15. Hướng trong không gian. Góc giữa hai hướng. Góc giữa hai đường thẳng cắt nhau.

  16. Góc với một mặt phẳng. vuông góc với một mặt phẳng.

  17. Các góc nhị diện. Góc nhị diện tuyến tính. Độ vuông góc của hai mặt phẳng.

  18. Đa giác. Các đỉnh, cạnh, mặt, đường chéo của chúng. Tôi nhận ra thẳng và xiên; tham số. Lời thú tội đúng và lời thú tội đúng. Song song. Than thẳng song song. khối lập phương

  19. Các hình quay: hình trụ, hình nón, hình cầu, quả bóng. Tâm, đường kính, bán kính hình cầu và hình cầu. Mặt phẳng tiếp xúc với hình cầu.

  20. Diện tích bề mặt và thể tích của đa giác và số liệu cách mạng.

II. CÔNG THỨC VÀ LÝ LÝ CƠ BẢN

Đại số và sự khởi đầu của phân tích

  1. Tính chất của hàm y=ax+by=ax+b và đồ thị của nó.
  2. Tính chất của hàm y=kxy=\frac{k}{x} và đồ thị của nó.
  3. Tính chất của hàm y=ax2+bx+cy=ax^2+bx+c và đồ thị của nó.
  4. Công thức nghiệm của phương trình bậc hai.
  5. Định lý Vieta (trực tiếp và nghịch đảo).
  6. Phân tích tam thức bậc hai thành thừa số tuyến tính.
  7. Tính chất của bất đẳng thức số.
  8. Công thức cho số hạng thứ nn và tổng của nn số hạng đầu tiên của một cấp số cộng.
  9. Công thức cho số hạng thứ nn và tổng của nn số hạng đầu tiên của một cấp số nhân.
  10. Tổng của một cấp số nhân giảm vô hạn.
  11. Tính chất của hàm số mũ.
  12. Tính chất của hàm logarit.
  13. Logarit của tích, bậc, thương.
  14. Thuộc tính của hàm y=sin⁡xy=\sin x và y=cos⁡xy=\cos x và đồ thị của chúng.
  15. Tính chất của hàm y=tgxy=tg x và đồ thị của nó.
  16. Lời giải phương trình có dạng sinx=asin x=a, cosx=acos x=a, tgx=atg x=a.
  17. Sự phụ thuộc giữa các hàm lượng giác của cùng một đối số.
  18. Công thức giảm.
  19. Công thức tính sin, cos, tang của tổng hai đối số.
  20. Hàm lượng giác của đối số kép và đa biến.
  21. Định lý về tính duy nhất giới hạn của dãy hội tụ.
  22. Định lý giả sử hai dãy hội tụ.
  23. Điều kiện cần để dãy hội tụ.
  24. Định lý về tính liên tục của hàm số phân số.

Tờ 48

tr. 46Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

46

  1. Đạo hàm của tổng của hai hàm số.
  2. Đạo hàm là tích của hai hàm số.
  3. Đạo hàm của thương của hai hàm số.
  4. Hàm dẫn xuất: y=sin⁡x,y=cos⁡x,y=tgx,y=ax,y=log⁡axy = \sin x, y = \cos x, y = \mathrm{tg} x, y = a^x, y = \log_a x.
  5. Điều kiện đủ cho hàm số cực trị.
  6. Một định lý về dạng tổng quát của mọi nguyên hàm của một hàm số đã cho.
  7. Số lượng hoán vị.
  8. Số lượng vị trí.
  9. Số lượng kết hợp.
  10. Số lượng tất cả các tập hợp con của một tập hợp bao gồm các phần tử nn.

Hình học

  1. Tính chất của tam giác đều.

  2. Tính chất của các điểm cách đều hai đầu của đoạn thẳng.

  3. Dấu hiệu của các đường thẳng song song.

  4. Tổng các góc của một tam giác. Tổng các góc trong của một đa giác lồi.

  5. Tính chất đường trung bình của tam giác và hình thang.

  6. Tâm đối xứng của hình bình hành.

  7. Dấu hiệu của hình bình hành.

  8. Tính chất của đường trung bình với cạnh của hình chữ nhật.

  9. Sự tồn tại của đường tròn ngoại tiếp một tam giác.

  10. Sự tồn tại của một vòng tròn được ghi trong một hình tam giác.

  11. Tính chất tiếp tuyến của đường tròn.

  12. Đo góc nội tiếp trong đường tròn.

  13. Dấu hiệu của hình tam giác phù hợp.

  14. Định lý Pythagore.

  15. Định lý cosine.

  16. Định lý sin.

  17. Công thức tính diện tích hình bình hành, hình tam giác, hình thang.

  18. Dấu hiệu song song giữa đường thẳng và mặt phẳng.

  19. Dấu hiệu của các mặt phẳng song song.

  20. Phân tích một vectơ thành ba vectơ không có mặt phẳng.

  21. Dấu hiệu vuông góc của đường thẳng và mặt phẳng.

  22. Định lý về ba đường vuông góc.

  23. Dấu hiệu vuông góc của hai mặt phẳng.

  24. Tính chất trung điểm của đường chéo của hình song song. Hậu quả.

  25. Tính chất đường chéo của một bên phải song song.

  26. Công thức tính diện tích bề mặt và thể tích của lăng kính.

  27. Công thức tính diện tích bề mặt và thể tích của lăng kính.

  28. Công thức tính diện tích bề mặt và thể tích của hình trụ.

  29. Công thức tính diện tích bề mặt và thể tích hình nón.

  30. Công thức tính thể tích hình cầu.

  31. Công thức tính diện tích hình cầu.

III. KỸ NĂNG CHÍNH

Người kiểm tra phải có khả năng:

  1. Thực hiện các phép tính số học trên các số; làm tròn số đến một độ chính xác nhất định. Thực hiện các hành động trên các giá trị gần đúng bằng các kỹ thuật thực tế; sử dụng bảng.
  2. Thực hiện các phép biến đổi giống hệt nhau của đa thức, phân số chứa biến, biểu thức chứa căn bậc hai, hàm số mũ, logarit và lượng giác; có thể bắt buộc tập hợp chính xác đẳng thức của các biểu thức là không đổi.
  3. Xây dựng đồ thị các hàm xác định trong chương trình; khám phá các chức năng sử dụng tùy ý; giải bài toán để tìm các giá trị cực trị; giải bài toán để tính diện tích hình thang cong bằng cách sử dụng hình tròn.
  4. Giải các phương trình, bất phương trình bậc một, bậc hai và các phương trình, bất đẳng thức áp dụng cho chúng; giải các hệ phương trình, bất phương trình bậc một, bậc hai và các hệ phương trình có thể áp dụng được.
  5. Giải bài toán để soạn phương trình và hệ phương trình, giải tổ hợp bài toán.
  6. Vẽ các hình hình học trong một bản vẽ và tạo các cấu trúc đơn giản nhất trên một mặt phẳng, xây dựng các phần của khối đa diện và các hình quay và sự kết hợp đơn giản nhất của chúng.
  7. Thực hiện các phép tính trên vectơ (cộng, trừ, nhân với một số, nhân vô hướng) và sử dụng các tính chất của các phép tính này.
  8. Sử dụng các biểu diễn hình học ở lời giải đại số bài toán và bài toán ngay từ đầu phân tích; sử dụng các phương pháp đại số và bắt đầu phân tích ở lời giải hình học bài toán.

Tờ 49

tr. 47Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

47

I. Gabovich

Nón trong khung

Với lời giải bài toán trên tổ hợp các hình nón, đôi khi rất khó tưởng tượng được vị trí của chúng trong không gian. Nếu chúng ta bao bọc khoảng cách của các hình nón trong các “khung” (các hình được tạo thành bởi các cạnh của khối đa diện), thì nhận thức về không gian của các hình nón là bắt buộc. Đồng thời, đối tượng bài toán trở nên “hữu hình” hơn và để lời giải được tìm thấy dễ dàng và nhanh chóng hơn, điều này đặc biệt quan trọng đối với người nộp đơn. Đầu tiên, hãy chứng minh một định lý.

Định lý. Gần một hình nón có giá trị tiết diện dọc trục nhỏ hơn π/2, người ta có thể mô tả một tham số có đáy là một tam giác đều và cạnh bên đi qua đỉnh của tam giác này vuông góc với mặt đối diện.

Bằng chứng. Cuối cùng, chúng tôi sẽ tiến hành phát triển phần ASB tùy ý (Hình 1). Trong mặt phẳng đáy hình nón, chúng ta vẽ tiếp tuyến m với đáy hình nón tại điểm B. Trong mặt phẳng khai triển ASB, chúng ta dựng một đường vuông góc với ảnh SB tại điểm S cho đến khi nó cắt phần mở rộng [BA] tại điểm C. Vì ASB^<π/2\hat{ASB} < \pi/2, điểm C nằm ngoài hình nón (tại phần mở rộng [BA]). Bây giờ từ điểm C chúng ta vẽ các tiếp tuyến với đáy hình nón cho đến khi chúng cắt đường thẳng m tại các điểm D và E (M, N là các điểm tiếp tuyến).

Qua các đường thẳng giao nhau CE và CS, CD và CS, SB và DE ta vẽ các mặt phẳng và thu được tham số SCDE mô tả xung quanh hình nón *). Vì trong tam giác CDE đường cao CB cũng là đường phân giác nên tam giác này là tam giác đều. Dễ dàng chứng minh được mặt SDE cũng là tam giác đều (∣SE∣=∣SD∣|SE| = |SD|).

Vì vậy, tham số SCDE mà chúng tôi đã xây dựng chính là tham số chúng tôi đang tìm kiếm. Chúng ta hãy đồng ý gọi tham số này là tham số khung cho một hình nón nhất định. Dễ dàng chứng minh được các tham số khung của cấu trúc hình nón là cấu trúc.

Bây giờ nó sẽ đi đến những cái đã cho.

Ví dụ 1 (MSU, nhà vật lý, 1970). Hai hình nón tròn thẳng bằng nhau có cùng đỉnh S, chiều cao h và bán kính đáy R (R<hR < h) tiếp xúc nhau và mặt phẳng P. Gọi l là đường thẳng giao nhau giữa các mặt phẳng đáy của các hình nón. Tính các giá trị của hình elip giữa đường thẳng l và mặt phẳng P.

Từ sự tương ứng R<hR < h suy ra rằng độ lớn của góc ở đỉnh trong tiết diện trục của hình nón nhỏ hơn π/2. Chúng ta hãy mô tả tham số khung xung quanh mỗi hình nón để chúng có một mặt chung (xem Hình 2): ∣SB∣—общая|SB| — общая

*) Chúng ta hãy nhớ rằng một tham số được cho là mô tả gần một hình nón nếu đáy của tham số được mô tả gần đáy hình nón và các đỉnh của tham số và hình nón trùng nhau.

Tờ 50

tr. 48Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

48

Hình 2.

cạnh chính, [ZS] là tổng chiều cao của các hình chóp, cạnh bên ZB nằm trên đường thẳng l dọc theo đó các mặt phẳng của các hình nón chính giao nhau. Do đó, lời giải của một bài toán đã cho rút gọn về định nghĩa của ZBS^\widehat{ZBS}.

Từ các hình nón bị tắc nghẽn, suy ra rằng các đáy của chúng tiếp xúc với cạnh ZB tại cùng một điểm F, và do đó [SF] sẽ là một phần tử sinh chung. Rõ ràng là [ZB] ⊥\perp [SF]. Do đó tam giác ZFS là tam giác vuông. Tam giác SOE cũng là tam giác vuông vì SO là đường cao của hình nón. Hãy đặt ZBS^=φ\widehat{ZBS} = \varphi; thì ZSF^=φ\widehat{ZSF} = \varphi. Chúng tôi có: ∣OE∣=R|OE| = R; ∣SO∣=h|SO| = h; cos⁡φ=∣FS∣∣ZS∣\cos \varphi = \frac{|FS|}{|ZS|} (từ △ZFS\triangle ZFS). Nhưng ∣FS∣=∣ES∣|FS| = |ES| với tư cách là máy phát điện thì cos⁡φ=∣ES∣∣ZS∣=ctgSEZ^\cos \varphi = \frac{|ES|}{|ZS|} = \text{ctg} \widehat{SEZ}. Từ △SOE\triangle SOE: ctgSEZ^=ctgSEO^=Rh\text{ctg} \widehat{SEZ} = \text{ctg} \widehat{SEO} = \frac{R}{h}. Vì vậy, cos⁡φ=Rh\cos \varphi = \frac{R}{h}; φ=arccos⁡Rh\varphi = \arccos \frac{R}{h}.

Chúng ta cũng hãy lưu ý. Nếu chúng ta đặt ZES^=β\widehat{ZES} = \beta, thì từ lời giải này bài toán chúng ta sẽ nhận được những điều sau:

cos⁡φ=ctgβ.\cos \varphi = \text{ctg} \beta. (*)

Chúng tôi sẽ sử dụng nó trong tương lai.

Ví dụ 2 (MSU, khoa vật lý, 1965). Hai hình nón có một đỉnh chung và tiếp xúc dọc theo một đường sinh chung. Độ lớn của góc trong tiết diện dọc trục của hình nón bằng 2α<π/22\alpha < \pi/2. Tìm các giá trị của góc nhị diện giữa hai mặt phẳng

Tờ 51

tr. 49Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

49

1964). Ba hình nón tụ có một đỉnh chung nằm trên một mặt phẳng. Mỗi người trong số họ chạm vào hai cái liền kề. Cụ thể là ở phần trên cùng của phần tự do của một trong những hình nón này.

Không khó để nói rằng nếu bạn mô tả một hình chóp bằng khung xung quanh mỗi hình nón này, bạn sẽ có được một hình chóp tam giác đều ZABC, trong đó ba hình nón đã cho được “nội tiếp”; đỉnh chung của chúng nằm ở tâm của đáy kim tự tháp và các đáy của kim tự tháp nằm ở các mặt bên của kim tự tháp (Hình 4; đối với lời giải bài toán chỉ cần xem xét một trong các hình nón này là đủ).

Vì kim tự tháp ZABC là đều nên DCO^=π/6D\hat{CO} = \pi/6. Như được hiển thị ở trên,

tgDOO^1=cos⁡DCO^=32.tg D\hat{OO}_1 = \cos D\hat{CO} = \frac{\sqrt{3}}{2}.

Do đó, góc mong muốn là 2arctg322\arctg \frac{\sqrt{3}}{2}.

Ví dụ 4 (Học viện Bách khoa Kiev, 1970). Sáu hình nón đồng dạng có một đỉnh chung và mỗi hình nón có một tiếp tuyến chung với bốn hình nón khác. Tên của tổng các vật của hình nón với thể tích của một quả cầu tiếp xúc với mặt phẳng đáy của tất cả các hình nón.

Đối với lời giải cái bài toán này, chúng tôi chọn làm khung là một khối lập phương, ở giữa có một đỉnh chung của các hình nón, các đáy của hình nón được ghi trên các mặt của hình khối (Hình 5; chỉ hiển thị một trong các hình nón). Trong trường hợp này, mỗi hình trong số sáu hình nón sẽ có một tiếp tuyến chung với bốn người bạn, và quả bóng chạm vào đáy hình nón sẽ được ghi trong hình lập phương. Giả sử cạnh của hình lập phương bằng aa. Khi đó thể tích của một hình nón

V=13πa24⋅a2=πa324,V = \frac{1}{3} \pi \frac{a^2}{4} \cdot \frac{a}{2} = \frac{\pi a^3}{24},

và sáu hình nón πa3/4\pi a^3/4. Thể tích của hình cầu là πa3/6\pi a^3/6, từ đó tìm ra tỷ số; nó bằng 3:2.

Bài tập

1 (KSU, mekhanite, 1973). Hai hình nón tròn thẳng, mỗi hình nón có tiết diện riêng tạo thành một tam giác đều cạnh aa, nằm trên một mặt phẳng nằm ngang, tiếp xúc nhau, có một đỉnh chung. Điểm tiếp xúc của đáy của các hình nón này ở độ cao bao nhiêu so với mặt phẳng?

2 (KSU, mekhanit, 1972). Bốn hình nón thẳng có một đỉnh chung và mỗi hình nón có một đường sinh chung với ba hình nón khác. Tên tổng thể tích của hình nón với thể tích của hình cầu tiếp xúc với mặt phẳng đáy của hình nón.

3 (MSU, nhà vật lý, 1967). Cho ba hình nón tròn thẳng có góc α\alpha ở mặt cắt trục và bán kính đáy rr. Các đáy của các hình nón này nằm trong cùng một mặt phẳng và tiếp xúc với nhau ở bên ngoài theo từng cặp. Đây là bán kính của hình cầu tiếp xúc với cả ba hình nón và mặt phẳng đi qua các đỉnh của chúng.

4 (LSU, mekhanit, 1965). Trên một mặt phẳng có các đường thẳng nn đồng dạng của một hình nón có một đỉnh chung tại một điểm nằm trên mặt phẳng này. Mỗi hình nón tiếp xúc với hai hình nón khác. Tên là góc ở đỉnh trong phần trục của hình nón.

Tờ 52

tr. 50Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

50

E. Turchin

Cách giải bài toán cho chuyển động cơ học

Như bạn đã biết, nhiệm vụ chính của cơ học là xác định vị trí của vật thể bất cứ lúc nào. Đối với lời giải bài toán này, tức là để tìm tọa độ của phần thân trong hệ thống báo cáo đã chọn, bạn cần biết tọa độ ban đầu và các biến của phần thân. Các biến có thể được tìm thấy bằng cách biết tốc độ ban đầu và gia tốc của cơ thể tại mỗi thời điểm. Nếu đã biết các lực tác dụng lên vật và các lực này không thay đổi theo thời gian thì gia tốc của vật được xác định trực tiếp từ định luật thứ hai của Newton - định luật cơ bản của diamana. Do đó, đường lời giải bài toán dẫn đến chuyển động cơ học như vậy được gọi là đường kính.

Khi các lực tác dụng lên một vật không phải là hằng số, việc áp dụng định luật thứ hai của Newton gắn liền với những khó khăn toán học lớn. Trong những trường hợp như vậy, sẽ thuận tiện hơn khi sử dụng các định luật bảo toàn, và trên hết là các định luật bảo toàn năng lượng và động lượng, thỏa mãn cho các hệ vật thể đóng (cô lập). Trong trường hợp này, loại định luật bảo toàn năng lượng cụ thể phụ thuộc vào lực nào tác dụng giữa các phần của hệ.

Ví dụ, nếu đây là lực hấp dẫn hoặc lực đàn hồi thì tổng cơ năng của hệ không đổi. Khi có ma sát, cơ năng không được bảo toàn và sự thay đổi của nó bằng sự cân bằng của lực ma sát. Kết quả là nội năng của hệ tăng lên, do đó tổng năng lượng tất nhiên không thay đổi. Hoặc một ví dụ như vậy - phần tích điện của chuyển động trong điện trường dưới tác dụng của lực Coulomb. Trong trường hợp này, tổng năng lượng cơ và điện được bảo toàn.

Nếu hệ không cô lập thì năng lượng và động lượng có thể không được bảo toàn và độ biến thiên của năng lượng bằng giá trị bằng của các ngoại lực tác dụng lên hệ.

Do đó, ở lời giải bài toán chuyển động cơ học không chỉ có thể bị ảnh hưởng bởi phương pháp đường kính mà còn bởi phương pháp năng lượng, dựa trên các định luật bảo toàn và biến đổi năng lượng. Việc lựa chọn phương pháp lời giải nào tùy thuộc vào loại tương tác giữa các vật thể (hoặc vật thể và trường) có trong hệ thống, cũng như các điều kiện của bài toán này.

Bây giờ chúng ta hãy xem xét một số bài toán.

Nhiệm vụ 1. Sau khi bị đánh bằng gậy, quả bóng tăng tốc v0v_0 và bắt đầu trượt trên mặt băng. Xác định quãng đường quả bóng đi được trước khi dừng lại. Ta không tính đến lực cản của không khí, giữ lực không đổi thì hệ số thời gian của quả bóng trên mặt băng bằng μ.

Khi nó di chuyển, quả bóng tương tác với Trái đất và băng. Vì chúng ta quan tâm đến chuyển động của quả cầu dọc theo bề mặt Trái đất, nên điều tự nhiên là dưới các điều kiện của một bài toán cho trước, coi Trái đất, và do đó, băng, là bất động.

Sự tồn tại cơ bản của quả bóng với các vật thể khác (ví dụ: với Mặt trăng, Mặt trời, v.v.). Tuy nhiên, chúng tôi sẽ không tính đến chúng quá nhiều.

Hãy phân tích sự tương tác của quả bóng với Trái đất và băng. Có một sự tương tác bằng đá granit giữa quả bóng và Trái đất, số đo của nó là lực hấp dẫn của quả bóng mgmg (ký hiệu là mm khối lượng của quả bóng). Việc thay thế quả bóng bằng nước đá có thể được đặc trưng bởi phản lực hỗ trợ (lực đàn hồi) N⃗\vec{N} và lực ma sát trượt F⃗тр\vec{F}_{\text{тр}}. Như vậy

Tờ 53

tr. 51Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

51

Hình 1.

cùng một lúc, ba lực tác dụng lên quả bóng, tức là có nhiều lực tương tác với nó. Không thể nói về bất kỳ lực nào khác - lực đẩy, lực ném, chuyển động, quán tính, v.v., thật không may, những lực này thường được người nộp đơn chỉ ra.

Vì tất cả các tương tác đều đứng yên (không thay đổi theo thời gian) nên cả hai phương pháp lời giải đều phát sinh - cả động và năng lượng. Hãy giải bài toán theo nhiều cách khác nhau.

  1. Phương pháp động. Trước hết, hãy vẽ một sơ đồ (Hình 1). Hãy chọn hệ tọa độ (XOY), lưu ý các tham số về trạng thái ban đầu (x0=0,v0x_0=0, v_0) và cuối cùng (x=∣s⃗∣,v=0x=|\vec{s}|, v=0) của quả cầu và các lực tác dụng lên nó (mg,N⃗,F⃗tpmg, \vec{N}, \vec{F}_{\text{tp}}). Tất nhiên, Tsaibu sẽ được coi là điểm vật chất.

Chúng ta hãy viết biểu thức đã biết cho mô hình chuyển vị ∣s⃗∣|\vec{s}| trong các hình chiếu trên trục OX và OY:

∣s⃗∣=x=v022∣a⃗∣|\vec{s}| = x = \frac{v_0^2}{2|\vec{a}|}

và định luật II Newton:

∣a⃗∣=∣F⃗tp∣m,∣N⃗∣−m∣g⃗∣=0.|\vec{a}| = \frac{|\vec{F}_{\text{tp}}|}{m}, |\vec{N}| - m|\vec{g}| = 0.

Có tính đến phương trình ghép

∣F⃗tp∣=μ∣N⃗∣|\vec{F}_{\text{tp}}| = \mu |\vec{N}|

chúng tôi nhận được

∣s⃗∣=x=v022∣a⃗∣=v02m2∣F⃗tp∣=v022μ∣g⃗∣.|\vec{s}| = x = \frac{v_0^2}{2|\vec{a}|} = \frac{v_0^2 m}{2|\vec{F}_{\text{tp}}|} = \frac{v_0^2}{2\mu |\vec{g}|}.

II. Phương pháp năng lượng. Chúng ta hãy xem xét hệ thống đóng puck-Earth-ice. Lực ma sát trượt tác dụng bên trong hệ thống này. Trong trường hợp này, độ biến thiên cơ năng của hệ bằng công của lực ma sát:

(K+Π)−(K0+Π0)=Atp.(K + \Pi) - (K_0 + \Pi_0) = A_{\text{tp}}.

So với Trái đất đứng yên (và băng), động năng của hệ tại thời điểm ban đầu bằng động năng của quả bóng:

K0=mv022,K_0 = \frac{mv_0^2}{2},

và tại thời điểm cuối cùng nó bằng 0:

K=0.K = 0.

Thế năng tương tác giữa quả bóng và Trái đất đương nhiên không có trên bề mặt Trái đất, do đó

Π0=Π=0.\Pi_0 = \Pi = 0.

Công của lực ma sát

Atp=∣F⃗tp∣∣s⃗∣cos⁡α=−μm∣g⃗∣∣s⃗∣,A_{\text{tp}} = |\vec{F}_{\text{tp}}| |\vec{s}| \cos \alpha = -\mu m |\vec{g}| |\vec{s}|,

kể từ α=180∘\alpha = 180^\circ.

Rồi cuối cùng

0−mv022=−μm∣g⃗∣∣s⃗∣, и ∣s⃗∣=v022μ∣g⃗∣.0 - \frac{mv_0^2}{2} = -\mu m |\vec{g}| |\vec{s}|, \text{ и } |\vec{s}| = \frac{v_0^2}{2\mu |\vec{g}|}.

Nếu băng không được đưa vào hệ thống tương tác giữa các vật thể thì nó sẽ không còn đóng nữa. Phản lực hỗ trợ và lực ma sát là ngoại lực của hệ này và công của chúng bằng độ biến thiên cơ năng của hệ. Vì góc giữa lực N⃗\vec{N} và độ dịch chuyển ss bằng 90∘90^\circ, nên công do lực này thực hiện bằng 0, và như trước

K−K0=AtpK - K_0 = A_{\text{tp}}

(bạn đã nói rồi Π=Π0=0\Pi = \Pi_0 = 0).

Nếu chúng ta chỉ xem xét quả bóng thì tất cả các lực tác dụng lên nó sẽ là lực từ bên ngoài. Theo định lý động năng, công do các lực này thực hiện bằng độ biến thiên động năng của quả bóng. Công của trọng lực, giống như công của phản lực hỗ trợ, bằng 0 nên biểu thức tính độ biến thiên cơ năng cũng tương tự như biểu thức trước.

Bài tập 2. Một hạt có khối lượng mm và điện tích qq chuyển động trong điện trường có cùng điện tích cố định QQ马克, hạt ở khoảng cách R1R_1 tốc độ v1v_1 là cấp tính

Tờ 55

tr. 53Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

53

ở khoảng cách h1h_1. Mật độ điện tích bề mặt của mặt phẳng σ\sigma, vận tốc tự nhiên của hạt v⃗0\vec{v}_0. Khoảng cách tối thiểu mà một hạt có thể di chuyển đến các mặt phẳng là bao nhiêu nếu điện tích của chúng không rõ ràng?
Không có sự lưu giữ không khí.

Hạt tương tác với Trái đất và trường năng lượng đều của mặt phẳng. Các lực đặc trưng cho các tương tác này—lực hấp dẫn và lực điện—là đứng yên, do đó, về nguyên tắc, cả hai phương pháp lời giải bài toán đều được sử dụng. Chúng ta hãy phủ nhận khoảng cách chỉ có năng lượng lời giải.

Cho hệ chỉ gồm một hạt tích điện. Khi đó tất cả các lực tác dụng lên nó đều là bên ngoài và công của chúng bằng độ biến thiên động năng của hạt.

Ở khoảng cách tối thiểu h2h_2 tính từ mặt phẳng, tốc độ của hạt bằng 0 nên độ biến thiên động năng

ΔK=0−m∣v⃗0∣22.\Delta K = 0 - \frac{m |\vec{v}_0|^2}{2}.

Công việc của trọng lực

AT=m∣g⃗∣(h1−h2),A_T = m |\vec{g}| (h_1 - h_2),

a Công trình lực lượng nhà máy điện

Aa=−q∣E⃗∣(h1−h2)=−qσ2ε0(h1−h2),A_a = -q |\vec{E}| (h_1 - h_2) = -q \frac{\sigma}{2\varepsilon_0} (h_1 - h_2),

trong đó E⃗\vec{E} là hướng của trường của mặt phẳng tích điện vô hạn.

Theo định lý động năng,

0−m∣v⃗0∣22=m∣g⃗∣(h1−h2)−qσ2ε0(h1−h2).0 - \frac{m |\vec{v}_0|^2}{2} = m |\vec{g}| (h_1 - h_2) - \frac{q\sigma}{2\varepsilon_0} (h_1 - h_2).

Từ đây

h2=h1−∣v⃗0∣22(qσ2ε0m−∣g⃗∣).h_2 = h_1 - \frac{|\vec{v}_0|^2}{2 \left( \frac{q\sigma}{2\varepsilon_0} m - |\vec{g}| \right)}.

Lưu ý rằng nếu ∣v⃗0∣2>2h1(qσ2ε0m−∣g⃗∣)|\vec{v}_0|^2 > 2h_1 \left( \frac{q\sigma}{2\varepsilon_0} m - |\vec{g}| \right) thì h2<0h_2 < 0, tức là hạt có thể rơi xuống mặt phẳng, có vận tốc nhất định.

Tóm lại, chúng tôi cung cấp một số bài toán cho một lời giải độc lập.

Có một người phụ nữ

  1. Một quả cầu nhỏ có khối lượng m=200m=200 e được cố định ở đầu một thanh điều khiển có chiều dài 1 m và độ cứng 24 N/m. Quả bóng và sợi chỉ được chuyển sang vị trí nằm ngang và thả ra. Khi quả bóng đi qua vị trí cân bằng thì sợi dây dãn ra 25 cm. Xác định vận tốc của quả bóng tại thời điểm này. Bỏ qua sức cản của không khí.

  2. Một chiếc xe trượt có trọng lượng 50 ke được trượt xuống một ngọn núi cao 7 m. Xác định công do lực ma sát thực hiện nếu vận tốc của xe trượt ở chân núi là 10 m/s.

  3. Một sợi dây dài 20 m được ném qua một khối không bằng nhau có bán kính nhỏ. Nó treo đối xứng và kết thúc, sau đó, do một lực đẩy nhẹ, nó bắt đầu chuyển động dọc theo khối mà không có ma sát. Vận tốc của sợi dây lúc nó rời khỏi vật chắn là bao nhiêu? Không có sức cản không khí.

  4. Một quả cầu thủy tinh có thể tích 0,2 cm³ rơi đều vào nước với vận tốc nhỏ. Xác định công của lực cản nước thực hiện khi quả bóng đi được 6 cm. Mật độ của ngăn xếp là 2,7 e/cm³.

  5. Một electron chuyển động với tốc độ 3,106 m/s đi vào vùng có trường năng lượng đều và chuyển động chậm lại cho đến khi dừng hẳn. Xác định hiệu điện thế giữa điểm dừng và điểm bắt đầu của electron trong trường. Bỏ qua trọng lực và lực cản của không khí.

  6. Một bộ phận có điện tích qq và khối lượng mm, nằm cách mặt phẳng một khoảng HH, bắt đầu rơi tự do trên mặt phẳng nằm ngang. Tốc độ của hạt ở khoảng cách h<Hh < H tính từ mặt phẳng sẽ là bao nhiêu? Bỏ qua sức cản của không khí.

Gợi ý. Sự tương tác của một hạt tích điện với điện tích cảm ứng của mặt phẳng có thể được thay thế bằng sự tương tác của hạt này với một điện tích chính xác nằm đối xứng với mặt phẳng (ví dụ, xem bài viết của G. Myakishev “Trường điện”, «Kvant», 1975, số 4).

Tờ 56

tr. 54Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

54

Đại học quốc gia Moscow được đặt theo tên. M. V. Lomonosova

Trong số này, chúng tôi xuất bản các mẫu phiên bản của bài kiểm tra viết môn toán và bài kiểm tra miệng bài toán trong vật lý, được tổ chức tại Đại học quốc gia Moscow thuộc Khoa Cơ và Toán, Khoa Toán tính toán và Điều khiển học và Khoa Vật lý năm 1976.

Toán học

Khoa Cơ học và Toán học

  1. Giải phương trình
    log⁡sin⁡(−x)(sin⁡x2+sin⁡3x2)=1.\log_{\sin(-x)} \left( \sin \frac{x}{2} + \sin \frac{3x}{2} \right) = 1.

  2. Giải bất đẳng thức
    79x−2≥23x−1.\frac{7}{9^x} - 2 \geq \frac{2}{3^x} - 1.

  3. Trong tam giác ABCABC (C^=90∘\widehat{C} = 90^\circ; B^=30∘\widehat{B} = 30^\circ, ∣CA∣=1|CA| = 1) đường trung tuyến CDCD được vẽ. Ngoài ra, một đường thẳng được vẽ từ điểm DD nghiêng một góc 15∘15^\circ đến cạnh huyền, cắt đoạn BCBC tại điểm FF. Tìm mặt phẳng của tam giác CDFCDF. Cho biết giá trị gần đúng của nó dưới dạng phân số thập phân với độ chính xác 0,01.

  4. Ba quả bóng, trong đó có hai quả giống hệt nhau, chạm vào mặt phẳng PP và ngoài ra, chạm vào nhau theo cặp. Đỉnh của hình nón tròn vuông thuộc mặt phẳng PP và trục của hình nón vuông góc với mặt phẳng này. Cả ba quả bóng đều nằm trong một hình nón và mỗi quả bóng chạm vào một số đường sinh của hình nón. Tìm cosin của góc giữa đường sinh của hình nón và mặt phẳng PP, nếu biết rằng trong một tam giác có các đỉnh tại điểm tiếp xúc của các quả cầu với mặt phẳng PP thì đỉnh của một trong các góc bằng 150∘150^\circ.

  5. Các số rr, ss, tt sao cho r<s<tr < s < t. Ngoài ra, người ta biết rằng sau khi thay từng số trong ba số rr, ss, tt cùng với yy vào đẳng thức
    x2−(9−y)x+y2−9yr+15=0x^2 - (9 - y)x + y^2 - 9y_r + 15 = 0
    ít nhất một trong hai số còn lại sẽ nằm trong số các nghiệm của phương trình bậc hai thu được. Chứng minh rằng −1<r<1-1 < r < 1.

Khoa Toán tính toán và Điều khiển học

  1. Cho: một hình bình hành có các cạnh bằng 19\sqrt{19} và 2/6\sqrt{2}/6 và một góc 45∘45^\circ giữa chúng và một hình vuông có các cạnh bằng 32/53\sqrt{2}/5. Xác định cái nào lớn hơn: diện tích hình bình hành hay diện tích hình vuông.

  2. Giải hệ phương trình
    {7y⋅log⁡5x=−2,4⋅7y+log⁡5x=2.\begin{cases} 7^y \cdot \log_5 x = -2, \\ 4 \cdot 7^y + \log_5 x = 2. \end{cases}

  3. Giải phương trình
    2+ctgx−sin⁡2x−417−sin⁡2x=3017+ctgx.\sqrt{2 + \text{ctg} x - \sin^2 x} - \sqrt{\frac{4}{17} - \sin^2 x} = \sqrt{\frac{30}{17} + \text{ctg} x}.

  4. Trên một mặt phẳng cho trước có hai đường tròn cắt nhau. Cái đầu tiên có tâm ở N1N_1 và bán kính bằng 525\sqrt{2}; thứ hai tại điểm N2N_2 và bán kính bằng 8. Đoạn N1N2N_1N_2 cắt cả hai đường tròn và giá trị của góc FN2N1FN_2N_1, trong đó FF là một trong những điểm giao nhau của các đường tròn, bằng 45∘45^\circ. Đỉnh LL của tam giác vuông KLMKLM là giao điểm của đường tròn thứ nhất và đoạn N1N2N_1N_2, cạnh KMKM là dây cung của đường tròn thứ hai vuông góc với đường thẳng đi qua các điểm N1N_1 và N2N_2. Tìm các cạnh của tam giác KLMKLM nếu biết rằng ∣KL∣>8|KL| > 8.

  5. Tìm tất cả các số dương aa tồn tại vô số số xx và yy thỏa mãn đồng thời các điều kiện sau:
    18x2+32(1−a)(x3+9x)−18a(x2+9)2≤0,18x^2 + \frac{3}{2}(1 - a)(x^3 + 9x) - \frac{1}{8}a(x^2 + 9)^2 \leq 0,
    6xx2+9=19y+ay3+a6,\frac{6x}{x^2 + 9} = \frac{1}{9y} + \frac{ay}{3} + \frac{a}{6},
    y>0.y > 0.

Khoa Vật lý

  1. Giải phương trình
    1−22cos⁡33x+cos⁡6x=0.1 - 2\sqrt{2}\cos^3 3x + \cos 6x = 0.

  2. Giải bất đẳng thức
    log⁡3(4−x)<4+2log⁡3(x+3).\log_{\sqrt{3}}(4 - x) < 4 + 2\log_3(x + 3).

  3. Giải hệ phương trình
    {x−2y2+x−2y4=20,x2+4−y2=10.\begin{cases} \frac{x - 2y}{2} + \frac{x - 2y}{4} = 20, \\ \frac{x}{2} + 4 - \frac{y}{2} = 10. \end{cases}

  4. Trong một tam giác KLMKLM có tất cả các cạnh phân biệt, các bisertis của góc KLMKLM cắt cạnh KMKM tại điểm NN. Qua điểm NN vẽ một đường thẳng cắt cạnh LMLM tại điểm AA sao cho ∣MN∣=∣AM∣|MN| = |AM|.

Tờ 57

tr. 55Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

55

Được biết, ∣LN∣=a,∣KL∣+∣KN∣=b|LN|=a, |KL|+|KN|=b. Tìm độ dài của đoạn ALAL.

  1. Tất cả các góc phẳng của góc tam diện SPQRSPQR (SS là đỉnh) đều là góc vuông. Trên mặt PQSPQS, một điểm AA được lấy cách cạnh QSQS 12 và cách cạnh PSPS 5. Từ một điểm nhất định TT, nằm bên trong góc tam diện SPQRSPQR, một tia sáng hướng tới điểm AA. Nó tạo thành một góc π/4\pi/4 với cạnh RSRS và một góc π/3\pi/3 với cạnh PSPS. Chùm tia bị phản xạ đặc biệt từ các mặt có góc SPQRSPQR, đầu tiên tại điểm AA, sau đó tại điểm BB, sau đó tại điểm CC. Tìm độ dài của đoạn BCBC.

Vật lý

Khoa Cơ học và Toán học và Khoa Toán tính toán và Điều khiển học

  1. Hai vật có khối lượng m1=100m_1=100 e và m2=600m_2=600 e được nối với nhau bằng một sợi dây không trọng lượng và một hệ khối (Hình 1). Một đầu của sợi được cố định cố định. Một vật có khối lượng m1m_1 trượt dọc theo một mặt phẳng nghiêng tạo một góc α=30∘\alpha=30^\circ với đường chân trời. Xác định gia tốc a2a_2 của một vật có khối lượng m2m_2. Bỏ qua lực căng và khối lượng của vật.

  2. Các quả bóng có khối lượng bằng nhau được gắn vào hai đầu của một sợi dây có chiều dài l=0,2l=0,2 m, theo tâm vuông góc. Dây được treo một góc trên đinh AA (Hình 2), sau đó bị lệch sao cho một chân của dây nằm ngang và chân kia thẳng đứng, và được thả ra mà không cần dùng lực đẩy. Tìm mô hình vận tốc của quả bóng khi đi qua vị trí cân bằng. Dây được coi là cứng và không trọng lượng. Bỏ bê việc đào tạo.

  3. Một sợi chỉ quấn trên ống chỉ được buộc vào một chiếc đinh đóng vào tường. Cuộn dây treo chạm vào tường, như trong Hình 3, và sợi chỉ tạo một góc α=30∘\alpha=30^\circ với tường. Bán kính của trục cuộn dây là r=1r=1 cm, bán kính cổ của nó là R=10R=10 cm. Tìm giá trị nhỏ nhất của hệ số ma sát μ\mu giữa tường và khung dây.

  4. Trên hình trụ của bộ điều hướng, phần cuối của nó được cố định ở điểm trên cùng của mặt phẳng nghiêng. Hình trụ nằm trên một mặt phẳng nghiêng, như trong Hình 4, với hướng chuyển động nằm ngang. Khối lượng xi lanh m=10m=10 kts. Tìm mô hình lực F⃗\vec{F} của áp suất của hình trụ lên mặt phẳng.

  5. Ở giữa hình trụ, đóng kín hai đầu và cố định một góc α=30∘\alpha=30^\circ so với đường chân trời có một piston có khối lượng m=1m=1 kts (Hình 5). Diện tích pít-tông S=10S=10 cm². Áp suất không khí bên dưới và bên trên piston là như nhau và bằng p=1,5⋅104p=1,5 \cdot 10^4 h/m2. Piston sẽ chuyển động với gia tốc ban đầu bằng bao nhiêu nếu lần đầu tiên nó chuyển động chậm, tăng thể tích bên dưới nó lên n=1,5n=1,5 lần, rồi thả ra? Bỏ bê việc đào tạo.

  6. Với tải nhỏ cùng điện tích, quả bóng cân bằng trên hai mặt phẳng nhẵn không dẫn điện nghiêng bằng nhau về phía chân trời, nằm ở các đỉnh của một tam giác đều (Hình 6). Điện tích của quả bóng 1 và 2 bằng nhau và gấp đôi điện tích của quả bóng 3. Tìm tỉ số khối lượng của quả bóng thứ hai và thứ ba.

  7. Dọc theo hai thanh kim loại song song, cách nhau một khoảng l=20l=20 cm, một dây dẫn vuông góc với các thanh kim loại chuyển động với tốc độ không đổi ∣v∣=6|v|=6 m/giây (Hình 7). Các thanh này được kết nối với một pin gồm hai tụ điện, có điện dung là C1=4C_1=4 µF và C2=6C_2=6 µF. Mọi thứ về

Tờ 58

tr. 56Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

56

Hình 7. Hình 8. Hình 9.

Các dây dẫn nước được đặt trong cùng một mặt phẳng và nằm trong từ trường không đổi, cảm ứng của nó hướng vuông góc với mặt phẳng của đường viền được tạo thành bởi các dây dẫn và ∣B⃗∣=1|\vec{B}|=1 ml. Tìm điện áp U1U_1 giữa các bản của tụ điện có điện dung C1C_1.

  1. Điểm nằm trên trục quang của đường này và cách đường đó d=40d=40 cm. Tiêu cự của đường thẳng là F=10F=10 cm. Điểm đã di chuyển một khoảng L=5L=5 cm trong mặt phẳng vuông góc với trục quang học. Các đường thẳng phải di chuyển ở khoảng cách nào ll để ảnh của điểm xuất hiện ở vị trí ban đầu?

  2. Màn trập máy ảnh nên cung cấp tốc độ màn trập bao nhiêu khi quay phim một cú nhảy, nếu cú ​​nhảy được thực hiện từ một tòa tháp có độ cao h=10h=10 m và hình ảnh dịch chuyển sang vị trí âm là Δl=0,1\Delta l=0,1 mm? Nhiếp ảnh gia được bố trí ở rìa hồ bơi, cách địa điểm lặn a=15a=15 m. Tiêu cự của ống kính máy ảnh là F=15F=15 cm. Bỏ qua sức cản của không khí.

  3. Mặt phẳng của một đường lõm phẳng có tiêu cự ∣F∣=3|F|=3 cm nằm ở chính giữa. Ở khoảng cách d=6d=6 cm so với đường trên trục quang của nó ở phía bề mặt lõm có một nguồn sáng chính xác. Tìm khoảng cách ll giữa nguồn và ảnh của nó.

Khoa Vật lý

  1. Một tên lửa được phóng theo phương thẳng đứng từ mặt đất sẽ chuyển động với gia tốc không đổi 2∣g⃗∣2|\vec{g}| trong t=50t=50 giây. Sau đó, hành động này ngay lập tức bị tắt. Xác định độ cao nâng tối đa của tên lửa. Bỏ qua lực cản đối với gia tốc. Giả sử rằng ∣g⃗∣=10|\vec{g}|=10 m/giây².

  2. Một vật nhỏ có khối lượng mm rơi tự do từ độ cao hh, rơi vào giữa một tấm ván có khối lượng đồng nhất MM và ngay lập tức nổi lên đó (Hình 8). Tấm ván nằm ngang khi nhảy, hệ số đàn hồi là kk. Xác định cuộn tối đa (nghĩa là thay đổi độ dài) của bước nhảy. Bỏ qua khối lượng của bước nhảy.

  3. Một vật nhỏ MM bắt đầu trượt không vận tốc ban đầu tính từ điểm trên cùng của mặt phẳng nghiêng. mặt phẳng nghiêng được gắn trên một bàn nằm ngang như Hình 9 và có chiều cao HH và góc nghiêng α\alpha. Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng là μ\mu. Ở khoảng cách theo phương ngang bao nhiêu tính từ đầu dưới AA của mặt phẳng nghiêng thì vật sẽ rơi xuống sàn nếu chiều cao của bàn là hh?

  4. Cần bao nhiêu than để vận chuyển một đoàn tàu đi quãng đường L=100L=100 km, nếu cáp kéo kéo với lực ∣F⃗∣=80|\vec{F}|=80 kn, và một tàu kéo không có đoàn tàu có cùng tốc độ chuyển động cao hơn n=4n=4 lần, thả cùng một lượng than mỗi giờ? Giả sử lực cản nước tỷ lệ thuận với tốc độ. Hiệu quả lưu thông tàu η=10%\eta=10\%. Thông báo loại bỏ than q=7000q=7000 kcal/kg.

  5. Bể thép chứa không khí nghiêng ở nhiệt độ t1=−23∘Ct_1=-23^\circ\text{C}. Có van an toàn trên bình. Van mở nếu áp suất trong bể tăng thêm 2 ampe. Khi bể được làm nóng đến t2=27∘Ct_2=27^\circ\text{C}, 10% khối lượng khí thoát ra khỏi nó. Áp suất khí ban đầu trong bình là bao nhiêu? Bỏ qua sự phân bố của bể chứa.

  6. Trong hai tập có N1=1019N_1=10^{19} trong một và N2=4⋅1018N_2=4 \cdot 10^{18} phân tử của cùng một loại khí trong tập kia. Các khối được đưa vào tiếp xúc nhiệt. Ở trạng thái ban đầu, nội năng của khí thứ nhất lớn hơn W=1,9W=1,9 J so với nội năng của khí thứ hai. Ở trạng thái ổn định, năng lượng trung bình trên mỗi phần của một phân tử trong thể tích đầu tiên giảm 25%. Nội năng của khí ở thể tích thứ nhất là bao nhiêu? Khí được coi là lý tưởng. Bỏ qua sự trao đổi chất của cơ thể với các vật thể xung quanh.

  7. Một bình thủy tinh hình khối ở nhiệt độ tt chứa đầy chất lỏng có trọng lượng P\mathcal{P}. Khi bình được làm nóng đến nhiệt độ t1t_1, một phần chất lỏng chảy ra ngoài và trọng lượng của nó bằng P1\mathcal{P}_1. Xác định hệ số phân bố thể tích thủy tinh là β\beta.

  8. Trong mạch như hình 10, E1=1\mathcal{E}_1=1v, E2=2\mathcal{E}_2=2v, C1=10C_1=10 µF, C2=20C_2=20 µF. Tìm điện tích trên các bản tụ C2C_2 nếu điện tích trên các bản tụ C1C_1 bằng Q1=10−5Q_1=10^{-5} k.

  9. Từ nguồn có điện áp 110 V cần truyền công suất hữu ích 5 kcal trên một khoảng cách nhất định. Điện trở tối đa mà đường dây truyền tải điện có thể có là bao nhiêu để năng lượng trong đó không vượt quá 10% công suất hữu ích tiêu thụ?

Tờ 59

tr. 57Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

57

  1. Tấm phẳng song song gồm có hai nêm thủy tinh có góc nhỏ α=1∘\alpha=1^\circ và chiết suất n1=1,5n_1=1,5 và n2=1,6n_2=1,6 (Hình 11). Một chùm ánh sáng song song chiếu vào tấm này, vuông góc với bề mặt của nó. Phía sau tấm có một đường thẳng có tiêu cự F=180F=180 cm. Màn ảnh nằm trong mặt phẳng tiêu điểm của đường thẳng. Điểm sáng sẽ dịch chuyển bao xa trên màn hình nếu tấm kính được lấy ra khỏi chùm sáng?

  2. Một nguồn sáng điểm SS nằm trên trục quang chính của một đường thu mỏng ở khoảng cách a=20a=20 cm so với nó (Hình 12). Ở khoảng cách a1=30a_1=30 cm, trên cùng một phía của đường thẳng có một gương phẳng nghiêng một góc α=45∘\alpha=45^\circ với trục quang. Dòng đưa ra hai hình ảnh của nguồn SS. Xác định khoảng cách giữa các ảnh này nếu tiêu cự của đường thẳng là F=5F=5 cm.

P. Bulkin, N. Gorev, S. Kromov

Pi
và tiểu thuyết
“Chiến tranh và hòa bình”

Trang đầu tiên của bìa tạp chí hiển thị hai trăm tám mươi chữ số liên tiếp của số π\pi (ở dạng thập phân). Mỗi số từ 0 đến 9 được biểu thị bằng một hình lục giác có màu: 0 là màu nâu, 1 là màu đỏ nhạt, 2 là màu cam, 3 là màu vàng, 4 là màu trắng, 5 là màu xanh nhạt, 6 là môi xanh lục, 7 là màu xanh lam, 8 là màu xanh đậm và 9 là màu tím. Sau đó, di chuyển từ trái sang phải dọc theo ký hiệu thập phân của số π\pi, chúng ta gán một hình lục giác màu cho mỗi chữ số trong phần mở rộng này và đặt nó bên cạnh chữ số trước đó, bắt đầu từ giữa và

“thở ra” hơn nữa theo hình xoắn ốc theo chiều kim đồng hồ (3.141592…).

Con số này đưa ra một số quan sát thú vị. Dễ dàng kiểm tra được số lượng đa giác của mỗi màu xấp xỉ bằng 280/10=28280/10 = 28. Do đó, trong một phân đoạn nhất định của ký hiệu thập phân của số π\pi, các chữ số khác nhau xuất hiện với tần suất gần như nhau.

Có một giả định rằng một tuyên bố tổng quát hơn và mạnh mẽ hơn là đúng: đối với bất kỳ ll nào đều có một phần ký hiệu thập phân của số π\pi trong đó mọi tổ hợp các chữ số có độ dài ll xuất hiện với tần suất gần như bằng nhau.

Đặc biệt, từ giả định này, trong ký hiệu thập phân của số π\pi có sự kết hợp các chữ số được sắp xếp lại.

Và từ đó, người ta có thể đưa ra một lựa chọn nghịch lý. Hãy đánh số tất cả các chữ cái trong bảng chữ cái và tất cả các dấu chấm câu, cũng như dấu cách, theo các cặp số từ 00 đến 99 (trên thực tế, sẽ cần rất nhiều cặp số menish). Sau đó, chúng tôi sẽ lấy một số loại mã và mã hóa nó: cùng với mỗi ký tự (chữ cái, dấu chấm câu, dấu cách), chúng tôi sẽ đặt số của nó. Sau đó, cùng với các cuốn sách, chúng ta sẽ nhận được một dãy số mà từ đó cuốn sách gốc có thể được khôi phục một cách duy nhất.

Nếu giả định trên là đúng, thì trong ký hiệu thập phân của số π\pi đâu đó mã của cuốn tiểu thuyết “Chiến tranh và Hòa bình” (thực tế là như bất kỳ cuốn sách nào khác, thậm chí chưa được viết!) xuất hiện.

Trong hình, hai hình lục giác thanh đơn xuất hiện nhiều lần liên tiếp và thậm chí ba hình lục giác thanh đơn bị phân tách nhiều lần. Gần đây, 100.000 chữ số của số π\pi đã được tính toán bằng máy tính. Trung bình cộng của chúng không chỉ được tìm thấy bởi các bộ ba 000, 111, …, 999, mà còn bởi bốn số giống nhau và thậm chí cả sáu số chín liên tiếp!

V. Vasilov

Tờ 60

tr. 58Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

58

Hỏi - chúng tôi trả lời

Người biên tập nhận được một lá thư của học sinh lớp 10 B. Ivachin. Trong đó ông viết:

“Nhìn qua các số cũ «Kvant», tôi nhận thấy dòng tái bút ở cuối lời giải bài toán M115 “… bài toán này lần đầu tiên xuất hiện trong một trong những tác phẩm của nhà đại số hiện đại nổi tiếng A. I. Shirshov. Anh ấy cần nó để xây dựng một lý thuyết toán học dựa trên máy chủ. Integrano tìm hiểu xem nó như thế nào lời giải? Việc tính toán toán học được sử dụng cho mục đích này hay lời giải ý chí của phần tử? Suy cho cùng, nếu là sơ cấp, các chu trình của tôi có thể được viết ra theo ý muốn của nghiên cứu toán học phía máy chủ.”

Chúng tôi đã hỏi Thành viên tương ứng của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô A.I. Shirshov để trả lời những câu hỏi này.

Borya thân mến!

Bạn không cần phải xem qua các số «Kvant» cũ để tìm ra những ý tưởng toán học thú vị. Họ ở xung quanh chúng ta.

Bạn quan tâm đến bài toán M115. Hãy để tôi nhắc bạn về điều kiện của nó:

MRI của tàu chứa đầy toàn bộ lít nước. Bất kỳ chiếc bình nào cũng được cắt để đổ lượng nước bằng với lượng nước mà nó đã chứa từ bất kỳ chiếc bình nào khác. Để chứng minh rằng có nhiều cực đại bị tràn, một trong các bình có thể được thả ra. (Các bình đủ lớn: người ta có thể gánh hết nước cùng nhau).

Có một lần tôi tìm thấy những gì được nêu dưới đây lời giải.

Đặt (n,p,q)(n, p, q) là trạng thái ban đầu nào đó của mạch và γ\gamma là số tự nhiên nhất sao cho ít nhất một trong các số n+pn+p, n+qn+q, p+qp+q chia hết cho 2γ2^\gamma. Rõ ràng là γ>0\gamma > 0. Đặt n+p=2γ(2s+1)n+p=2^\gamma (2s+1), n=2α(2t+1)n=2^\alpha (2t+1), p=2β(2r+1)p=2^\beta (2r+1). Giả sử α=β\alpha=\beta. Sau đó α<γ\alpha<\gamma. Nếu n>pn>p thì chúng tôi sẽ truyền máu (n,p,q)⇔(n−p,2p,q)(n, p, q) \Leftrightarrow (n-p, 2p, q); nếu n<pn<p thì truyền máu (n,p,q)⇔(2n,p−n,q)(n, p, q) \Leftrightarrow (2n, p-n, q). Vì n−p=2α+1(t−r)n-p=2^{\alpha+1}(t-r) và 2p=2α+1(2r+1)2p=2^{\alpha+1}(2r+1), tại một số bước được hiển thị khi hai số trở nên khác nhau hoặc các số tương ứng trở nên bằng nhau. Vì vậy, chúng ta có thể giả sử rằng α>β=γ\alpha>\beta=\gamma. Nếu n<pn<p, thì chúng tôi sẽ thực hiện một số lần truyền (n,p,q)⇒(2n,p−n,q)⇒…(n, p, q) \Rightarrow (2n, p-n, q) \Rightarrow \dots cho đến khi nin_i lớn hơn pip_i (β sẽ không thay đổi, nhưng α\alpha sẽ tăng). Vì vậy, n>pn>p, α>β=γ\alpha>\beta=\gamma. Nếu p<qp<q, (n,p,q)⇔(n,2p,q−p)(n, p, q) \Leftrightarrow (n, 2p, q-p) và n+2p=2γ+1mn+2p=2^{\gamma+1}m, tức là số γ tăng lên. Nếu p>qp>q, (n,p,q)⇔(n−p+q,2(p−q),2q)(n, p, q) \Leftrightarrow (n-p+q, 2(p-q), 2q) và 2(p−q)+2q=2p2(p-q)+2q=2p. γ\gamma tiếp tục tăng. Vì γ\gamma không thể tăng vô thời hạn nên đến một lúc nào đó sẽ nhận được một bình rỗng.

Thật dễ hiểu nếu tôi đã quyết định thì tôi cũng sẽ như vậy. Tất cả các bình đều có thể được làm trống, ngoại trừ hai bình.

Tất nhiên, trong tác phẩm của tôi (Bộ sưu tập toán học 45:2, 1958), không hề nói đến bình chứa.

Tờ 61

tr. 59Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

59

Đã có một cuộc thảo luận về vấn đề này, giống như trường hợp toán học, với sự xao lãng hoàn toàn khỏi chủ đề. Thật dễ hiểu khi các tàu có thể được thay thế, chẳng hạn như xe tự động hoặc đàn voi.

Trên thực tế, chúng ta đang nói về khả năng quy giản chứng minh của một mệnh đề nào đó thành chứng minh của một mệnh đề đơn giản hơn.

Trong toán học, những tình huống như vậy xảy ra rất thường xuyên, và những “cầu nối” cho phép thực hiện được điều này được gọi là bổ đề.

Trong phiên bản “mạch máu”, tôi đã đề xuất bổ đề này trong “Giáo dục toán học”, nơi nó được xuất bản ở số 6 năm 1961.

Tuyên bố của bạn đáng được chú ý nhiều hơn: “Xét cho cùng, nếu là tiểu học thì học sinh có thể nghiên cứu toán học toàn thời gian,” điều mà ngay cả bây giờ cũng khó có thể gọi là tiểu học.

Một hình tam giác đều mười bảy cạnh được khắc trên tượng đài của Gauss - một sự tôn vinh cho định lý “trường học” đầu tiên của ông. Lý thuyết mục tiêu được đặt theo tên của Gaus. Hiện nay ở Liên Xô, chúng tôi có một số học sinh viết các bài báo khoa học (không nhất thiết là các bài báo tiểu học).

Để làm được điều này bạn cần phải biết và làm việc chăm chỉ. Trân trọng

26 = 27?!

Hãy lấy một ví dụ về một hình tam giác. Hãy chia mỗi cạnh của nó thành ba phần có cùng chiều dài và nối các điểm chia như trong Hình 1. Chúng ta thấy rằng trong tam giác ban đầu có ba hình tam giác bằng nhau, hai hình tam giác này cắt nhau bằng một hình tam giác nhỏ. Tất cả các hình tam giác này đều giống với hình ban đầu: hình lớn - có hệ số tương tự 2/32/3, hình nhỏ - có hệ số tương tự 1/31/3. Diện tích của tam giác ban đầu được ký hiệu là SS; thì diện tích của mỗi hình tam giác lớn sẽ là (2/3)2S(2/3)^2 S, và diện tích của mỗi hình tam giác nhỏ sẽ là (1/3)2S(1/3)^2 S. Diện tích SS của tam giác ban đầu có thể được biểu thị bằng tổng diện tích của các tam giác lớn trừ đi tổng diện tích của các tam giác nhỏ - chúng tôi đã đếm chúng hai lần. Chúng tôi cũng có nó.

S=3⋅(23)2S−3(13)2S.S = 3 \cdot \left(\frac{2}{3}\right)^2 S - 3 \left(\frac{1}{3}\right)^2 S.

Bây giờ chúng ta hãy thực hiện một cách xây dựng tương tự cho paramid thể tích tam giác VV (Hình 2). Sẽ có bốn paramid lớn (một ở mỗi đỉnh), âm lượng của mỗi paramid sẽ là (2/3)3V(2/3)^3 V (Hình 2 hiển thị hai trong số bốn paramid này). Mỗi hai paramid như vậy giao nhau dọc theo một paramid khối lượng nhỏ (1/3)3V(1/3)^3 V, tổng cộng sẽ có sáu paramid như vậy (một ở mỗi cạnh)

Hình 1.

Hình 2.

V≠0V \neq 0, rồi 26=2726=27. Nếu người đọc tin rằng 26≠2726 \neq 27, thì anh ta phải chấp nhận rằng thể tích của một tham số tam giác tùy ý bằng 0.

A. Kushirienko

Tờ 62

tr. 60Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

60

Squareword (vuông - vuông; chữ - chữ) là một hình vuông được chia thành các ô. Trong một số chữ cái, hầu hết các ô đều trống. Cần điền vào các ô trống các chữ cái của số được viết sao cho không có hai chữ cái giống nhau trên đường chéo ngang, dọc hoặc chính, tức là mỗi chữ cái xuất hiện một lần.

Chúng ta hãy nhìn vào hình ảnh phía trên bên trái. Lời giải bài toán Tốt nhất nên bắt đầu bằng cách điền vào các đường chéo. Trong ô c3, bạn chỉ có thể đặt chữ L, vì dọc có các chữ cái I, K và trên đường chéo a5-e1 có các chữ cái U, A, và do đó L là chữ cái duy nhất, một bộ bổ sung gồm I, K, U, A đến U, L, I, K, A. Bây giờ trên đường chéo a5-e1 còn lại hai ô trống trong đó bạn cần đặt các chữ cái I, K. Không thể đặt chữ K trên d2, nghĩa là Để nguyên tố trên e1, Và để d2. Ở chiều ngang 1, chữ L không viết được vào ô a1, b1, c1, ô e1 bị chiếm nên vị trí của chữ L là d1. Dọc theo chiều dọc d bạn cần đặt A trên d3 và Y trên d4, từ đây trên e4 bạn cần đặt I.

Tiếp theo chúng ta nhập: e2-L, e3-U, b2-K, a1-I, c2-U, a2-A, a3-K, b3-I, b1-U, c1-A. Nhiệm vụ lời giải. Phần còn lại bài toán bạn tự quyết định.

L. Mochalov

Tờ 63

tr. 61Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

61

Từ vuông và từ người sói

Câu đố toán học thú vị “squareword”, do L. Motsalov phát minh, sẽ là một trò chơi gây ấn tượng đối với những người hâm mộ logic nhiều bước bài toán. Việc phân tích trò chơi này dẫn đến kết quả rất thú vị.

Ví dụ, cần để lại bao nhiêu chữ cái trong một hình vuông để các đầu còn lại của hình vuông có thể được điền duy nhất? Hãy xem xét hình vuông 5x5 như trong Hình 1. Nó có 12 chữ cái được thêm vào dòng đầu tiên, nhưng có hai cách điền khác nhau cho các ô còn lại (Hình 2, 3).

Mặt khác, chỉ thêm hai chữ cái ở dòng đầu tiên vào các chữ cái ở đầu và cuối dòng thứ hai (Hình 4), chúng ta thu được một bộ chỉ có một chữ điền. Không khó để xác minh điều này; chỉ cần tìm tất cả các phần lấp đầy khác nhau của hình vuông 5x5 cho hàng đầu tiên là đủ (chỉ có 8 phần lấp đầy).

Số lượng thiết bị đầu cuối tối thiểu được lấp đầy để xác định hoàn toàn sự sắp xếp tiếp theo của các chữ cái trong hình vuông n×n là bao nhiêu? Những thiết bị đầu cuối này nằm ở đâu?

Thật dễ dàng để kiểm tra rằng đối với một hình vuông 4x4 chỉ có hai cách điền khác nhau cho một từ đầu tiên nhất định (kiểm tra!), và trong mỗi ô của hàng không phải hàng đầu tiên, chữ cái được đặt trong lần điền đầu tiên sẽ khác với chữ cái được đặt ở đó trong lần điền thứ hai. Do đó, bằng cách chỉ định thêm một chữ cái, việc lấp đầy hình vuông được xác định duy nhất, nếu có thể.

Việc phân tích trò chơi trên các ô vuông n×n với n>5 phức tạp hơn nhiều. Sẽ thuận tiện hơn khi thực hiện không phải bằng chữ cái mà bằng các số 1, 2, 3, …, n. Ví dụ: đối với hình vuông 6x6, với hàng đầu tiên, có thể có 128 phần lấp đầy khác nhau, tức là lũy thừa của hai (2¹ đối với hình vuông 4x4, 2³ đối với hình vuông 5x5 và 2⁷ đối với hình vuông 6x6). Nó sẽ luôn như thế này phải không? Nếu bạn quan tâm đến chủ đề này, hãy thử tìm ra các hình vuông 7x7.

Tuy nhiên, việc điền chữ cái vào hình vuông được gọi là ý tưởng của một loại câu đố khác. Trong tiếng Nga, có những nhóm từ chỉ khác nhau ở cách sắp xếp lại các chữ cái (“nhựa” và “dầu” hoặc “tác giả”, “sản phẩm”, “thương hiệu”, “thuốc sắc”). Đây là những lời của người sói. Hình 5, 6 thể hiện hai phần lấp đầy của hình vuông, trong đó xuất hiện đồng thời các từ “sản phẩm” và “tác giả”. Có thể đặt các từ “nhựa” và “dầu” vào một hình vuông cùng một lúc không? Hoặc ba trong số các bộ cùng một lúc: “tác giả”, “sản phẩm”, “thương hiệu”, “thuốc sắc”? Còn cả bốn thì sao? Các nhóm từ thay đổi hình dạng khác hoạt động như thế nào theo nghĩa này?

Chúng tôi đang chờ thư của bạn!
A. Savin

Tờ 66

tr. 64Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

64

Hình 2.

  1. R=0,1P(U1,1)2=0,2R = \frac{0,1}{P} \left( \frac{U}{1,1} \right)^2 = 0,2 ồ.

  2. Δl=Ftgγ≈Fα(n2−n1)≈0,31\Delta l = F \mathrm{tg} \gamma \approx F \alpha (n_2 - n_1) \approx 0,31 cm (xem Hình 1).

  3. S′S1′=(f−f1)2+l12=210/3S' S'_1 = \sqrt{(f - f_1)^2 + l_1^2} = 2 \sqrt{10}/3 cm = 2,1 cm (xem Hình 2).

Đến nhiệm vụ «Kvant» cho học sinh nhỏ

(xem «Kvant» số 1)

  1. Mỗi ván đấu kết thúc với việc một người chơi bị loại, do đó nhà vô địch được xác định sau đúng 9 ván đấu. Vì 5×2=10>95 \times 2 = 10 > 9, tối đa bốn người tham gia có thể thắng hai trò chơi mỗi người. Ví dụ: Người thứ nhất thắng người thứ hai và người thứ ba, sau đó người thứ tư - chống lại người thứ nhất và người thứ năm, người thứ sáu - chống lại người thứ tư và thứ bảy, người thứ tám - chống lại người thứ sáu và thứ chín, người thứ mười - chống lại người thứ tám.
  2. H=3, E=7.
  3. 142 857×516 342=73 763 069 094.
  4. 1=1\sqrt{1} = 1.

Đáp số đến “Ô chữ”
(xem «Kvant» số 1, trang 64)

Ngang: 5. Kepler.
6. Markov. 9. Hertz. 12. Cauchy. 13. Gauss.
14. Dirac. 17. Savar. 18. Carnot. 19. Shukhov.
22. Halle. 23. Gỗ. 25. Bor. 26. Diệc.
30. Mayer. 31. Wiener. 32. Picard. 36. Ampe.
37. Hubble. 38. Boul. 39. Lau. 42. Cantor.
43. Geiger.
Dọc: 1. Việt. 2. Umov.
3. Nernst. 4. Wallis. 7. Kẻ lừa đảo. 8. Popov.
10. Raman. 11. Galya. 15. Pauli. 16. Jung.
20. Basov. 21. Mặt dây chuyền. 24. Không. 27. Trang trại.
28. Vinh. 29. Gibs. 30. Moseley. 33. Riemann.
34. Petrov. 35. Jansen. 40. Watt. 41. Lenz.

Đến các nhiệm vụ

(xem «Kvant» số 1, trang 24)

“Ngủ và suy nghĩ”
C=6,Π=5,И=1,Ш=0,Д=7,Y=3,M=4,A=9,И=8C = 6, \Pi = 5, И = 1, Ш = 0, Д = 7, Y = 3, M = 4, A = 9, И = 8.

“Rebus”
ope=345.

“Ngôi sao”
3+4=73 + 4 = 7
××−\times \times -
3×2=63 \times 2 = 6
9−8=19 - 8 = 1

“Tái sử dụng”
a) 913×112=102 256; 6) 783×319=
=249 777.

Đạo luật được chuẩn bị bởi: V. Berezin, A. Vilenkin,
I. Klumova, T. Petrova,
V. Tikhomirova, Y. Shikhanovich

Căn phòng được thiết kế bởi: M. Dubakh, G. Krasnikov,
E. Nazarov, I. Smirnova,
M. Terechenko

đầu được biên tập bởi L. Chernov

biên tập viên nghệ thuật T. Makarova

Người hiệu đính V. Sorokina

113035, Mátxcơva, M-35, B. Ordynka, 16/21,
«Kvant», điện thoại. 231-83-62.
Được giao theo bộ 25/XI-76.
Đã ký để in 1-6-77.
Giấy 70×108/16, Vật lý. lò nướng l. 4
Lò nướng có điều kiện l. 5.20 Biên tập học thuật. tôi. 6.19 T-03402
Giá 30 kopecks. Đặt hàng 2665 Số lượng phát hành 294.885 bản.

Nhà máy in Chekhov
Soyuzpolygrafiya
trực thuộc Ủy ban Nhà nước của Hội đồng
Bộ trưởng các vấn đề xuất bản của Liên Xô,
kinh doanh in ấn và sách,
Chekhov, khu vực Moscow

Hướng dẫn viên không quay trở lại

Tờ 67

không đánh sốChép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

Năm 1975, nhà xuất bản “Mir” xuất bản cuốn sách “Polymino” của S. V. Golomb. Rất nhiều chỗ trong cuốn sách này được dành để giải thích những hình dạng nào có thể và không thể được bao phủ bởi cái gọi là pentamino. (Bạn có thể xem bộ pentamino đầy đủ trong hình.) Trong cuốn sách này còn có bài toán, lời giải mà tác giả không biết. Độc giả của chúng tôi đến từ Moscow, học sinh lớp 8 Sasha Razborov, đã giải được một trong số đó.

Từ một bộ pentamino hoàn chỉnh, dựng cùng lúc hai hình chữ nhật 3x5 và 5x9.
Trong hình bạn thấy lời giải anh ấy nhận được. Dưới đây là một số bài toán khác từ cuốn sách này.
Gấp (hoặc chứng minh rằng không thể thực hiện được) từ một bộ pentamino hoàn chỉnh hai hình chữ nhật đồng thời có kích thước: a) 5x8 và 4x5, 6) 4x5 và 4x10.

Tờ 68

không đánh sốChép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

Hình này được tạo thành như sau: các hình khối được dán vào một số mặt vuông của hình thoi.
Hãy thử vứt bỏ các hình khối trong đầu, tưởng tượng một hình thoi trông như thế nào và tưởng tượng thân lồi của đa giác được vẽ ở đây trông như thế nào (vỏ lồi của hình FF là giao điểm của tất cả các hình lồi chứa hình FF). Hình dạng mà bạn sẽ có được gọi là “hình khối cắt ngắn bằng kim cương”.