Kvant
Kvant 1978, số 11

Kvant 1978, số 11 · Trang

Tờ 1

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

QUANTUM
11
1978

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

Tờ 2

tr. 75Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

75

Bức ảnh này thể hiện một mô hình lưới ba chiều và một bản quét phẳng, theo đó các tác phẩm trang trí được thực hiện trong buổi trưng bày của Gian hàng Liên Xô tại Triển lãm Thế giới EXPO-75 ở Nhật Bản (để biết thêm chi tiết, xem trang 10).

Tờ 3

tr. 1Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

1

TRONG PHÒNG:

  1. E. Trống. Hệ thống vật lý tuyến tính và phi tuyến
  2. A. Geronimus. So sánh sử dụng modulo đơn giản

Phòng thí nghiệm «Kvant»
11. P. Kanaev. Những thí nghiệm đơn giản với màng xà phòng và bong bóng

vòng tròn toán học
13. L. Kurlyandchik. Bằng cấp cao

  1. M. Mamikon. Trung tâm trọng lực

Vấn đề «Kvant»
18. M531—M535; F543—F547
20. Lời giải bài toán M482, M485, M487, M489, M490; F498—F501

Qua những trang sách giáo khoa
28. A. Zvonikin. pi là gì?
32. J.Rabb. Bạn có biết điều đó 220 волт127 волт≈3\frac{220 \text{ волт}}{127 \text{ волт}} \approx \sqrt{3}?
33. A. Zemlyakov, V. Orlov. Dòng điện ba pha

«Kvant» cho học sinh nhỏ
38. Bài toán
39. V. Kasatkin. Giao tiếp Anya

Xưởng của người nộp đơn
42. I. Gabovich, P. Gornistei. Được trang bị phương pháp tọa độ
48. L. Bakanina. Về lực ma sát

Hỏi - chúng tôi trả lời
52. Tích hợp - với vé riêng!

Đánh giá, thư mục
54. Yu. Yushina. Vương quốc của sự khéo léo
57. V. Komarov. Trong phòng thí nghiệm của vũ trụ

Thông tin
58. V. Atlasov, S. Zaripov và những người khác. RFMS tại Đại học Yakut
60. A. Vilenkin. 10 năm tổ chức giáo dục phi chính phủ Omsk
63. Đáp số, gợi ý, lời giải
Trộn (tr. 10, 16, 31, 37, 47, 51)

© Tòa soạn chính Văn học Vật lý và Toán học
nhà xuất bản “Nuka”, «Kvant», 1978

Tờ 4

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

2

Hệ thống vật lý tuyến tính và phi tuyến

Các hiện tượng xảy ra trong các hệ vật lý được mô tả định lượng bằng các phương trình và sự phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng vật lý khác nhau được thể hiện. Bản chất của những sự phụ thuộc này có thể rất đa dạng. Một nhóm quan trọng trong số đó bao gồm các phụ thuộc tuyến tính thuộc loại y=f(x)=ax+by=f(x)=ax+b, trong đó aa và bb được coi là không đổi. Rất thường xuyên, bằng cách lựa chọn thích hợp hệ thống báo cáo, hệ tọa độ hoặc các điều kiện ban đầu, sự phụ thuộc thuộc loại này có thể được giảm xuống theo tỷ lệ trực tiếp.

Có rất nhiều người tin vào sự phụ thuộc tỷ lệ trực tiếp của các đại lượng vật lý. Đây là mối liên hệ giữa mô hình lực đàn hồi và độ lớn biến dạng: ∣F⃗∣=kx|\vec{F}|=kx; điện tích và điện áp trên tụ điện: q=CUq=CU; điện áp ở hai đầu dây dẫn và cường độ dòng điện dọc theo dây dẫn: U=RIU=RI; dòng cảm ứng từ tạo ra mạch và cường độ dòng điện trong mạch Φ=LI\Phi=LI, v.v. Các hệ số tỷ lệ trong các công thức này - độ cứng kk, điện dung CC, điện trở RR, độ tự cảm LL - là các giá trị không đổi đặc trưng cho các thuộc tính của một hệ thống nhất định.

Khi các đặc tính của một hệ vật lý (ví dụ, điện trở của mạch điện) không phụ thuộc vào trạng thái của nó (vào dòng điện chạy qua mạch), thì hệ thống đó được cho là tuyến tính. Trong các hệ thống tuyến tính, nguyên tắc siêu độc quyền được tuân thủ: do một số tác động đồng thời, hệ thống sẽ đạt đến trạng thái giống như thể các tác động này nối tiếp nhau một cách riêng biệt. Nói cách khác, kết quả của bất kỳ ảnh hưởng nào khi có sự hiện diện của ảnh hưởng khác (hoặc những ảnh hưởng khác) đều giống như khi ảnh hưởng khác này không có mặt. Vì vậy, ví dụ, nếu do tác động của một tải trọng lớn m1m_1 độ giãn dài của lò xo bằng x1x_1, và do tác động của một tải trọng lớn m2m_2 độ giãn dài của lò xo bằng x2x_2, thì cả hai tải (m1+m2)(m_1+m_2) treo vào lò xo sẽ ​​gây ra độ giãn dài x1+x2x_1+x_2.

Hình 1 biểu diễn đồ thị về độ sụt áp trên một điện trở có điện trở không đổi so với dòng điện (đặc tính vôn kế của điện trở, Hình 1, a), điện tích của tụ điện có điện dung không đổi so với điện áp trên các bản của nó (đặc tính sóng Coulomb của tụ điện, Hình 1, b) và dòng cảm ứng từ qua mạch với

Tờ 5

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

3

độ tự cảm không đổi so với dòng điện (đặc tính vber-amp của cuộn dây, Hình 1, θ\theta). Đây là những đường thẳng; góc nghiêng của mỗi chúng với trục abscissa được xác định tương ứng bằng các giá trị RR, CC hoặc LL.

Không khó để tìm thấy R=UI/I=tgαR=U_I/I=tg\alpha, C=qU/U=tgβC=q_U/U=tg\beta, L=ΦI/I=tgγL=\Phi_I/I=tg\gamma. Các phần tử của hệ thống vật lý có đặc điểm được xác định bằng các đường thẳng đồ họa thường được gọi là tuyến tính.

Tuy nhiên, chúng ta biết rằng nhiều đặc điểm cố định của các hệ vật lý chỉ thực sự không đổi trong những điều kiện nhất định - dưới những hạn chế nhất định về mức độ tác động. Như vậy, hệ số độ cứng của lò xo kk chỉ không đổi nếu cần có điện trường tạo ra bởi các điện tích của các bản thì điện dung của tụ điện đó không còn là giá trị không đổi. Và độ tự cảm của cuộn dây có thể phụ thuộc vào dòng điện chạy qua cuộn dây, nếu lõi được làm bằng sắt từ - một loại vật liệu có tính chất từ ​​tính phụ thuộc vào độ tự cảm của từ trường tạo ra bởi dòng điện chạy qua cuộn dây.

Đặc điểm của các phần tử đó không còn tuyến tính nữa; do đó, các phần tử như vậy được gọi là phi tuyến tính và các hệ thống chứa chúng được gọi là hệ thống phi tuyến tính. Do đó, hệ thống phi tuyến là hệ thống có các đặc tính (ví dụ, điện trở mạch điện) phụ thuộc vào trạng thái của hệ thống (vào dòng điện chạy qua mạch).

Có thể dễ dàng hiểu được sự phi tuyến tính này “xuất hiện” như thế nào từ ví dụ này. Với những biến dạng đáng kể, định luật Hooke được coi là bị vi phạm; các giá trị độ cứng kk bắt đầu phụ thuộc vào lượng trộn. Ở mức độ trộn không lớn hơn nhiều so với “đàn hồi”

(sự pha trộn tối đa đó cũng dẫn đến biến dạng đàn hồi), sự phụ thuộc này có thể được viết gần đúng ở dạng k=ax+bk=ax+b. khi đó lực đàn hồi hóa ra có liên hệ với độ lớn của độ dịch chuyển bởi sự tương ứng ∣F⃗∣=(ax+b)x=ax2+bx|\vec{F}|=(ax+b)x=ax^2+bx, tức là một mối quan hệ phi tuyến rõ ràng.

Việc tính toán các mạch điện chứa các phần tử phi tuyến thường được thực hiện bằng đồ họa. Hãy xem bài toán đơn giản này làm ví dụ. Hình 2 thể hiện sơ đồ của một hệ phi tuyến chứa một điốt và một bóng đèn sợi đốt, các đặc tính dòng điện-điện áp của chúng được cho trong Hình 3. Mạch được nối với nguồn điện áp không đổi U=2BU=2B. Dòng điện trong mạch là bao nhiêu?

Vì đèn và diode được mắc nối tiếp nên với một giá trị dòng điện nhất định trong mạch, điện áp ở hai đầu của nó bằng tổng điện áp của các miếng đệm trên diode và trên đèn. Lợi dụng điều này, chúng ta sẽ xây dựng đặc tính dòng điện-điện áp của toàn bộ mạch (đường màu đen trong Hình 3). Bây giờ dễ dàng tìm được rằng tại U=2U=2 V cường độ dòng điện là 0,13 A.

Tờ 6

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

4

Hệ thống điện và từ phi tuyến được sử dụng rộng rãi trong công nghệ. Máy tạo dao động độc lập, bộ điều biến và bộ phát hiện dao động, bộ biến tần, v.v. là những thiết bị chủ yếu chỉ được thực hiện trên các phần tử phi tuyến.

Ví dụ, chúng ta hãy giải thích sự cần thiết của các phần tử phi tuyến để thực hiện điều chế biên độ của các dao động. Như đã biết, với điều chế biên độ, biên độ dao động tần số cao phải thay đổi theo sự thay đổi điện áp của tín hiệu hữu ích, ví dụ như tín hiệu tần số âm thanh. Bất kể mạch cụ thể, bao gồm các bộ phận nào, bộ điều biến có thể được biểu diễn dưới dạng một loại điện trở phi tuyến - điện trở có điện trở phụ thuộc vào điện áp điều khiển của tín hiệu (hữu ích): khi điện áp này giảm, điện trở sẽ tăng. Nếu điện trở được kết nối với nguồn điện áp xoay chiều tần số cao (sóng mang), thì sự dao động dòng điện trong điện trở sẽ lặp lại sự dao động của “tín hiệu” từ nguồn (Hình 4, a). Nếu bây giờ đặt thêm một điện áp xoay chiều tần số thấp (tín hiệu hữu ích) vào điện trở, thì điện trở của điện trở bắt đầu “dao động” với cùng tần số thấp (Hình 4, b), và kết quả là biên độ dao động của dòng điện trong điện trở sẽ tăng khi điện trở giảm và giảm khi tăng. Nói cách khác, biên độ của các dao động tần số sóng mang sẽ lần lượt “dao động”, theo sự thay đổi về độ lớn của tín hiệu hữu ích (Hình 4, c).

Rõ ràng là một điện trở tuyến tính sẽ không cung cấp khả năng điều chế các dao động tần số cao: trong cùng chế độ mà chúng tôi đã mô tả, các dao động dòng điện thu được trong điện trở sẽ là sự chồng chất của các dao động tần số cao và tần số thấp, và biên độ của các dao động tần số cao sẽ không thay đổi (Hình 5).

Trong Bài toán Kvant trong số tạp chí này có bài toán F546. Sơ đồ trong cuốn sách này là

Tờ 7

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

5

Tiếp theo, đây là sơ đồ của thiết bị khuếch đại từ tính. Bộ khuếch đại từ tính là một ví dụ khác về việc sử dụng các phần tử phi tuyến trong công nghệ. Vấn đề F546 khá khó. Chúng tôi sẽ giúp người đọc lời giải dễ dàng hơn với gợi ý sau: trong bộ khuếch đại từ tính, sự phụ thuộc phi tuyến của độ tự cảm của cuộn dây có lõi sắt từ vào dòng điện “hoạt động”.

Tóm lại, cần lưu ý rằng, nói đúng ra, tất cả các hệ thống vật lý đều phi tuyến nếu giới hạn thay đổi trạng thái của chúng không bị giới hạn. Chúng ta đã thấy điều này trong các hệ thống cơ học - ở độ biến dạng lớn, trong hệ thống điện từ - ở dòng điện (điện áp) cao. Tuy nhiên, ngay cả trong lĩnh vực có những thay đổi nhỏ về trạng thái của hệ thống, nó cũng phải được coi là phi tuyến. Như vậy, lực ma sát khô thay đổi đột ngột khi dấu tốc độ thay đổi, cường độ dòng điện trong dây dẫn có độ dẫn điện một chiều thay đổi phi tuyến khi dấu hiệu điện áp thay đổi.

Bài tập

  1. Có một hộp có khối lượng m=10m=10 kg nằm ngang. Lực ma sát tĩnh cực đại là ∣f⃗∣=35|\vec{f}|=35 N. Hộp có thể chịu hai lực vuông góc lẫn nhau ∣F⃗1∣=30|\vec{F}_1|=30 N và ∣F⃗2∣=40|\vec{F}_2|=40 N, nằm trong mặt phẳng nằm ngang. Mô tả chuyển động của hộp khi nó chịu tác dụng của: a) chỉ có lực F⃗1\vec{F}_1; b) chỉ có sức mạnh F⃗2\vec{F}_2; c) Cả hai lực cùng một lúc.

  2. Bóng đèn và điốt, đặc tính dòng điện-điện áp được thể hiện trên Hình 3, được mắc song song. Dòng điện trong phần không phân nhánh của mạch là I=0,15I=0,15 A. Xác định các điểm đồ họa trong đèn IπI_\pi và trong diode IπI_\pi.

  3. Một điện trở có điện trở 6 Ohms và điện trở phi tuyến, đặc tính dòng điện-điện áp được mô tả bởi sự phụ thuộc U=2IU=2\sqrt{I}, được mắc nối tiếp và nối với nguồn điện áp U=4U=4 V. Tính toán mà không vẽ biểu đồ cường độ dòng điện trong mạch.

Hình 5.

Tờ 8

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

6

So sánh modulo số nguyên tố

Trong bài viết “So sánh và các loại dư lượng”*), tập hợp FmF_m của các lớp dư lượng modulo mm đã được xem xét và ba phép toán đã được xác định - các lớp cộng, trừ và nhân. Ở đó người ta đã chứng minh rằng trong trường hợp mô hình so sánh là số nguyên tố thì phép chia cho bất kỳ lớp nào khác 0 đều có thể được xác định. Nhờ sự so sánh này với một modulo đơn giản, chúng có một số tính chất thú vị và tinh tế mà việc so sánh với một modulo tùy ý không có. Chúng tôi sẽ giới thiệu một số thuộc tính này ở đây. Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ luôn giả định rằng mô hình là số nguyên tố; để không quên điều này, chúng tôi sẽ biểu thị nó bằng pp.

Sự tồn tại của một gốc nguyên thủy

Chúng ta gọi thứ tự của lớp thặng dư aˉ∈Fp\bar{a} \in F_p là số tự nhiên nhỏ nhất kk mà aˉk=1\bar{a}^k = 1. Ở cuối bài “So sánh và các loại dư lượng” có nói rằng trong tập FpF_p có một lớp có thứ tự là p−1p-1. Lớp có thuộc tính này được gọi là lớp gốc nguyên thủy. Định lý về sự tồn tại của một lớp như vậy lần đầu tiên được chứng minh bởi Legendre (1752-1833). Chúng ta hãy trình bày một chứng minh định lý Legendre, gần với chứng minh của Legendre.

*) Xem «Kvant» Số 10.

Trước tiên chúng ta hãy chứng minh rằng nếu cấp ll và mm của hai lớp aˉ\bar{a} và bˉ\bar{b} là nguyên tố cùng nhau thì cấp của tích aˉbˉ\bar{a}\bar{b} bằng lmlm. Thật vậy, (aˉbˉ)lm=aˉlm⋅bˉlm=(aˉl)m⋅(bˉm)l=1(\bar{a}\bar{b})^{lm} = \bar{a}^{lm} \cdot \bar{b}^{lm} = (\bar{a}^l)^{m} \cdot (\bar{b}^m)^{l} = 1 (kể từ aˉl=1\bar{a}^l = 1 và bˉm=1\bar{b}^m = 1). Do đó, thứ tự lớp aˉbˉ\bar{a}\bar{b} phải là ước số của số lmlm. Hãy biểu thị nó bằng l′m′l'm', trong đó l′l' là ước số của ll và m′m' là ước số của mm (l và m là nguyên tố cùng nhau!)*. Vì thế,

aˉl′m′⋅bˉl′m′=(aˉbˉ)l′m′=1.\bar{a}^{l'm'} \cdot \bar{b}^{l'm'} = (\bar{a}\bar{b})^{l'm'} = 1.

Chúng ta hãy nâng cả hai vế của đẳng thức này lên lũy thừa l′′l'' sao cho l′l′′=ll'l'' = l. Phổ biến khi đó là (aˉl)m′⋅bˉlm′=1(\bar{a}^l)^{m'} \cdot \bar{b}^{lm'} = 1, và vì ll là thứ tự của aˉ\bar{a}, nên (aˉl)m′=1(\bar{a}^l)^{m'} = 1 và do đó bˉlm′=1\bar{b}^{lm'} = 1. Điều này có nghĩa là lm′lm' chia hết cho mm (cấp bˉ\bar{b}), nhưng ll nguyên tố cùng nhau với mm và m′m' là ước của mm, vì vậy m′=mm' = m, tương tự như l′=ll' = l; tuyên bố của chúng tôi đã được chứng minh.

Bây giờ chúng ta chuyển trực tiếp sang định lý.

Hãy xem xét lớp aˉ\bar{a} với thứ tự cao nhất có thể NN. Ta muốn chứng minh đây là nghiệm nguyên thủy. Để làm điều này, chỉ cần xác minh rằng bất kỳ lớp nào khác bˉ\bar{b} đều là lũy thừa của aˉ\bar{a}. Giả sử thứ tự của bˉ\bar{b} bằng nn. Có hai trường hợp có thể xảy ra tại nn. Hãy xem xét nn lớp aˉk⋅N/n\bar{a}^k \cdot N/n với 0≤k<n0 \leq k < n. Chúng đều là các nghiệm bậc nn khác nhau của các đơn vị, tức là nghiệm của phương trình xˉn−1=0\bar{x}^n - 1 = 0 (kiểm tra). Lớp bˉ\bar{b} cũng là gốc của lũy thừa nn của các đơn vị theo định nghĩa về thứ tự. Trong phần phụ lục của bài viết này, chúng tôi sẽ chứng minh rằng mọi đa thức bậc nn có hệ số FpF_p và đặc biệt, đa thức xˉn−1\bar{x}^n - 1 không thể có nhiều hơn nn nghiệm. Do đó, bˉ\bar{b} là một trong các phần tử của aˉkN/n\bar{a}^k N/n, tức là nó là lũy thừa của aˉ\bar{a}.

  1. NN không chia hết cho nn. Đặt rr là ước chung lớn nhất có thể có của NN và nn.

*) Khả năng biểu diễn một số tùy ý lmlm như vậy xuất phát từ Định lý cơ bản của số học, được chứng minh trong phần phụ lục của bài viết này.

Tờ 9

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

7

Thứ tự của lớp bˉr\bar{b}^r là n/rn/r (đánh dấu). Các số NN và n/rn/r là số nguyên tố cùng nhau. Do đó thứ tự của lớp abˉr\bar{ab}^r là N⋅n/r>NN \cdot n/r > N. Điều này mâu thuẫn với tính cực đại của NN. Trường hợp thứ hai là không thể.

Định lý về sự tồn tại nghiệm thứ nhất đã được chứng minh.

Giả thuyết của Artin

Chứng minh trên không mang tính xây dựng: chúng ta không thể chỉ ra rõ ràng dư lượng nào 1ˉ\bar{1}, …, p−1ˉ\bar{p-1} là nghiệm nguyên thủy modulo pp.

Nhà toán học người Mỹ E. Artin (1898–1962) đưa ra phỏng đoán sau: nếu số nguyên nn không phải là số chính phương thì có vô số số nguyên tố pp mà lớp thặng dư mod pp chứa nn là một mod gốc nguyên thủy pp. Giả thuyết này vẫn chưa được chứng minh. Nếu chúng ta có thể chỉ định rõ ràng mod gốc nguyên thủy pp cho tất cả pp, thì sẽ dễ dàng biết được liệu phỏng đoán này có đúng hay không. (Kiểm tra xem nếu n=m2n=m^2 dành cho một số mm thì các số nguyên tố >2>2 được đề cập trong phỏng đoán hoàn toàn không tồn tại.)

Chiết xuất rễ

Định lý Legendre cho phép chúng ta tìm ra khi nào các nghiệm có thể được rút ra trong tập FpF_p.

Điều tự nhiên là gọi căn bậc nn từ lớp dư bˉ\bar{b} là một lớp xˉ\bar{x} sao cho xˉn=bˉ\bar{x}^n = \bar{b}.

Đặt aˉ\bar{a} là một số gốc nguyên thủy trong FpF_p. Có một số tự nhiên kk sao cho bˉ=aˉk\bar{b} = \bar{a}^k. Nếu, theo xˉn=bˉ\bar{x}^n = \bar{b}, xˉ\bar{x} được thay thế bằng aˉy\bar{a}^y thì có thể viết lại thành aˉyn=aˉk\bar{a}^{yn} = \bar{a}^k hoặc aˉyn−k=1ˉ\bar{a}^{yn-k} = \bar{1}.

Từ trận đấu cuối cùng, chúng ta có thể thấy rằng yn−kyn-k chia hết cho p−1p-1.

Tính chia hết này tương đương với đẳng thức sau trong tập hợp Fp−1:ynˉ=kF_{p-1} : \bar{yn} = k.

Ngược lại, nếu mˉ\bar{m} trong tập hợp Fp−1F_{p-1} là nghiệm của phương trình ynˉ=kˉ\bar{yn} = \bar{k}, thì aˉm\bar{a}^m là nghiệm của lũy thừa nn của bˉ\bar{b} (trong FpF_p).

Do đó, chúng tôi đã giảm bài toán về việc trích xuất các nghiệm trong tập hợp FpF_p xuống bài toán về phép chia trong tập hợp Fp−1F_{p-1}.

Trong bài “So sánh và phân loại dư lượng” đã nêu rằng nếu dd là ước số chung nhất của các số nn và p−1p-1 và kk chia hết cho dd, thì phương trình ynˉ=kˉ\bar{yn} = \bar{k} có chính xác là dd lời giải; nếu nó không chia hết thì không có phương trình ynˉ=kˉ\bar{yn} = \bar{k} lời giải nào cả.

Bây giờ câu hỏi về nghiệm của bậc nn từ lớp dư lượng bˉ\bar{b} đã hoàn toàn rõ ràng:

Định lý. Nếu chỉ số*) kk của lớp bˉ∈Fp\bar{b} \in F_p được chia cho ước số chung nhất dd của các số nn và p−1p-1, thì có một gốc động nn từ lớp bˉ\bar{b}; trong trường hợp khác, không thể trích xuất gốc nn từ lớp bˉ\bar{b}.

Ví dụ: p=11p = 11.

Chúng ta hãy viết ra tất cả các thân của lớp 2ˉ\bar{2} trong tập hợp F11F_{11}. Trong Bảng 1, dòng đầu tiên chứa chỉ báo tấm bia, trong đó bạn cần xây dựng aa để nhận được bˉ\bar{b}. Trong việc xây dựng định lý, không tồn tại nghiệm nguyên hàm nào được chọn.

*) Chúng ta hãy nhớ lại (xem «Kvant» Số 10, trang 8) rằng chỉ số của lớp bˉ\bar{b} đến cơ số aˉ\bar{a} (sau đây gọi là căn nguyên) là số mũ của thân trong đó aa phải được nâng lên để thu được bˉ\bar{b}. Trong việc xây dựng định lý, không tồn tại nghiệm nguyên hàm nào được chọn.

**) Cách dễ nhất là tính toán thân của hai (hoặc phần tử khác) một cách tuần tự: 2ˉk=2ˉ.2ˉk−1\bar{2}^k = \bar{2}.\bar{2}^{k-1}; đầu tiên dựng 2 ở cột kk, sau đó đưa mod 11 là công việc tốn nhiều công sức hơn.

Tờ 10

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

8

đã gặp, ví dụ lớp 3. Chỉ số của nó là 8. Chúng ta cần giải phương trình 3y=83y=8 trong tập F10F_{10}. Chúng tôi sẽ nhân tất cả các lớp trong F10F_{10} với 3 (Bảng 2). Từ bảng rõ ràng là từ

k∈F1012345678903k∈F103692581470\begin{array}{c|cccccccc} k \in F_{10} & 1 & 2 & 3 & 4 & 5 & 6 & 7 & 8 & 9 & 0 \\ \hline 3k \in F_{10} & 3 & 6 & 9 & 2 & 5 & 8 & 1 & 4 & 7 & 0 \end{array}

vet - 6, có nghĩa là trong tập hợp F11F_{11} 26=92^6=9 là căn bậc ba của 3. Thật vậy, 93=39^3=3.

Bây giờ đặt n=5n=5, sau đó d=5d=5 và từ tất cả các lớp ngoại trừ lớp 1 và 10 (với chỉ số 10 và 5), nghiệm bậc 5 không được trích xuất. Đầu tiên chúng ta hãy tìm nghiệm bậc 5 từ 1. Dễ dàng nói rằng đây đều là các lớp có bốn chỉ số. (Thật vậy, lớp có chỉ số thứ tư 2r bằng 22r2^2r; (22r)5=(2r)10=1(2^2r)^5=(2^r)^{10}=1 theo định lý nhỏ của Fermat cho p=11p=11.) Có rất nhiều lớp như vậy, lớp thứ năm là 1, 3, 4, 5 và 9. Theo định lý, trong tập hợp F11F_{11} phải có căn bậc năm bậc 5 của 1.

Bây giờ chúng ta hãy giải quyết các nghiệm bậc 5 trên 10. Có thể thấy một nghiệm như vậy từ bảng - thực tế đây là 2, 25=102^5=10. Để có được tất cả các nghiệm, chúng ta cần nhân 2 với tất cả các nghiệm bậc 5 của 1 mà chúng ta đã tìm được. Thật vậy, nếu x5=1x^5=1 thì (2x)5=25⋅x5=10⋅1=10(2x)^5=2^5\cdot x^5=10\cdot 1=10. Đáp số: lớp 2, 6, 7, 8, 10, tức là tất cả các lớp có 4 chỉ số. Việc 10 là nghiệm của lũy thừa 5 của chính nó không có gì đáng ngạc nhiên - xét cho cùng, 10=−110=-1.

Các khoản khấu trừ bình phương và không khấu trừ

Bây giờ chúng ta hãy xem xét một trường hợp đặc biệt - trích căn bậc hai. Trước hết, chúng ta cần xét ước số chung nhất dd của số 2 và p−1p-1. Nếu p=2p=2 thì d=1d=1; nếu p>2p>2 thì pp là số lẻ nên p−1p-1 là số chẵn và d=2d=2. Xét trường hợp lẻ pp (bạn có thể dễ dàng nghiên cứu trường hợp p=2p=2). Chúng tôi phát hiện ra rằng căn bậc hai có thể được lấy từ một lớp có chỉ số bốn (và sẽ có hai căn bậc hai cho mỗi lớp), nhưng căn bậc hai không thể được lấy từ một lớp có chỉ số bốn. Các lớp có bốn chỉ số được gọi là phần dư bình phương, và những lớp có chỉ số lẻ được gọi là phần dư bình phương. Vì trong số tất cả các giá trị chỉ số có thể có từ 1 đến p−1p-1 có p−12\frac{p-1}{2} số chẵn và p−12\frac{p-1}{2} số lẻ, nên trong số p−1p-1 lớp không cảm giác của dư lượng bình phương và không dư lượng bình phương có số lượng bằng nhau. Điều thú vị là tích của một khoản khấu trừ bằng một khoản khấu trừ hoặc một không khấu trừ bằng một khoản khấu trừ sẽ cho một khoản khấu trừ bình phương, và tích của một khoản khấu trừ bình phương bằng một khoản khấu trừ sẽ cho một khoản không khấu trừ. Điều này xuất phát từ thực tế là khi các lớp thay đổi, chỉ số của chúng sẽ cộng lại. Những tuyên bố tương tự cũng đúng cho cái cụ thể. Ví dụ: thương số không được khấu trừ chia cho không được khấu trừ nhất thiết phải là một khoản khấu trừ bình phương.

Hãy quay lại p=11p=11. Dư lượng bình phương là các phần tử có bốn chỉ số, nghĩa là tất cả các lớp có bốn chỉ số, tức là tất cả các nghiệm bậc 5 của 1. Sự đối xứng ẩn này xảy ra với tất cả pp, không chỉ với 11∗11^*).

Các loại dư lượng hợp lý và không hợp lý

Vì vậy, không phải tất cả các lớp đều có thể được root. Ví dụ, căn bậc hai, như chúng ta đã thấy, chỉ có thể được lấy từ phần dương của các lớp không cảm giác.

Hiện tượng này cũng xảy ra đối với các số tổng quát. Bạn biết rõ rằng trong trường số hữu tỉ, số 2 chẳng hạn, không thể được coi là căn bậc hai. Bạn có biết-

*) Bạn có thể đọc về các khoản khấu trừ bình phương và không khấu trừ trong «Kvant» Số 1 năm 1973 (trang 2-9).

Tờ 11

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

9

Ngoài ra, nếu chúng ta mở rộng tập hợp số hữu tỷ và xem xét tập hợp RR của tất cả các số thực, thì trong tập hợp lớn hơn này, chúng ta có thể trích căn bậc hai của số 2 và 2\sqrt{2} là một số từ tập hợp RR, chỉ là số vô tỷ.

Hãy làm tương tự với các lớp khấu trừ. Để rõ ràng, hãy xem xét lại p=11p=11. Chúng ta đã thấy rằng lớp 2‾\overline{2} là một số dư bình phương; căn bậc hai không thể được trích xuất từ ​​nó. Chúng ta hãy xây dựng một tập hợp lớn G⊃F11G \supset F_{11} trong đó sẽ có căn bậc hai của lớp 2‾\overline{2}, tức là một phần tử α\alpha sao cho α2=2‾\alpha^2=\overline{2}.

Tương tự như cách xây dựng hình học, chúng tôi sẽ tiến hành phân tích. Trước hết, chúng ta hãy làm rõ công thức của bài toán. Để đẳng thức α2=2‾\alpha^2=\overline{2} có ý nghĩa, điều tự nhiên là giả sử rằng đối với bất kỳ cặp phần tử nào của tập hợp GG tích của chúng được xác định. Chúng tôi cũng yêu cầu xác định tổng của hai phần tử bất kỳ trong tập hợp GG. Trong trường hợp này, GG phải chứa tất cả hai phần tử có thể có a‾+b‾α\overline{a}+\overline{b}\alpha, trong đó a‾,b‾∈F11\overline{a}, \overline{b} \in F_{11}. Hóa ra điều này đã khá đủ. Chúng ta thường có thể xác định tổng của hai lenin: (a‾+b‾α)+(c‾+d‾α)=(a‾+c‾)+(b‾+d‾)α(\overline{a}+\overline{b}\alpha) + (\overline{c}+\overline{d}\alpha) = (\overline{a}+\overline{c}) + (\overline{b}+\overline{d})\alpha. Ví dụ: (5‾+2‾α)+9‾α=5(\overline{5}+\overline{2}\alpha) + \overline{9}\alpha=5.

Khi nhân, các số hạng có α2\alpha^2 xuất hiện. Chúng tôi sẽ thay thế α2\alpha^2 bằng 2‾\overline{2}. Ví dụ: (3‾+7‾α)(5‾+2‾α)=3‾⋅5‾+(7‾⋅5‾+2‾⋅3‾)α+2‾⋅7‾α2=10+8‾α(\overline{3}+\overline{7}\alpha)(\overline{5}+\overline{2}\alpha) = \overline{3}\cdot\overline{5} + (\overline{7}\cdot\overline{5}+\overline{2}\cdot\overline{3})\alpha + \overline{2}\cdot\overline{7}\alpha^2 = 10+\overline{8}\alpha.

Có nhiều phần tử a‾+b‾α\overline{a}+\overline{b}\alpha trong tập hợp GG bằng số cặp a‾,b‾∈F11\overline{a}, \overline{b} \in F_{11}, tức là 112=(121)11^2=(121). Do đó, ký hiệu F112F_{11^2} được thông qua cho nó. Không cần thiết phải có tập hợp này với một tập hợp các lớp dư lượng F121F_{121} modulo 121, cũng có 121 phần tử. Không giống như F121F_{121}, trong F112F_{11^2} có thương số là a‾+b‾α\overline{a}+\overline{b}\alpha chia cho c‾+d‾α\overline{c}+\overline{d}\alpha trừ khi c‾\overline{c} và d‾\overline{d} đều bằng 0. Tuyên bố này được chứng minh trong hai giai đoạn. Đầu tiên, hãy xem xét trường hợp khi d‾=0\overline{d}=0. Thật dễ dàng để kiểm tra điều đó (a‾+b‾α):c=a‾/c‾+(b‾/c‾)α(\overline{a}+\overline{b}\alpha) : c = \overline{a}/\overline{c} + (\overline{b}/\overline{c})\alpha. Trường hợp tổng quát là

Điều này có thể đạt được bằng cách nhân số bị chia và số chia với c‾−d‾α\overline{c}-\overline{d}\alpha. Sau đó, bạn phải chia cho c‾2−2d‾2\overline{c}^2-2\overline{d}^2. Phần tử tập hợp F11F_{11} này khác với 0, nếu không chúng ta sẽ có c‾2=2d‾2\overline{c}^2=2\overline{d}^2, 2‾=(c‾d‾)2\overline{2}=\left(\frac{\overline{c}}{\overline{d}}\right)^2 và 22 sẽ là phần dư bình phương trong F11F_{11}. Vì vậy sự phân chia là có thể.

Trong tập hợp F112F_{11^2}, căn bậc hai không chỉ được biết từ 2‾\overline{2} mà còn từ tất cả các lớp r‾∈F11\overline{r} \in F_{11}. Thật vậy, nếu r‾\overline{r} là số dư bình phương thì căn bậc hai đã được lấy ở F11F_{11}. Nếu r‾\overline{r} là không dư lượng, thì như chúng ta đã thấy trước đó, thương của r‾\overline{r} chia cho 2‾\overline{2} là một thặng dư bậc hai và do đó tồn tại một lớp s‾\overline{s} sao cho r‾=2s‾2\overline{r}=2\overline{s}^2. Trong trường hợp này r‾=2⋅s‾2=s‾α\sqrt{\overline{r}}=\sqrt{2}\cdot\overline{s}^2=\overline{s}\alpha.

Theo cách tương tự, chúng ta có thể xây dựng Fp2F_{p^2} cho một pp tùy ý. Liên quan đến kiến ​​thức về căn nguyên ở cấp độ cao hơn, các bộ Fp3,Fp4F_{p^3}, F_{p^4}, v.v. sẽ phát sinh. Tập hợp Fp2F_{p^2} có nghiệm nguyên thủy, tức là một phần tử có cấp tối đa có thể p2−1p^2-1. Điều thú vị là chúng ta thực tế đã chứng minh được nhận định này: khi chứng minh định lý Legendre, chúng ta chỉ sử dụng sự tồn tại của bốn tác dụng và tính hữu hạn của tập hợp đang nghiên cứu.

Nhiệm vụ và

  1. Tìm tất cả các nghiệm nguyên hàm trong tập F13F_{13}.
  2. Phương trình x‾2+y‾2=0\overline{x}^2+\overline{y}^2=0 có lời giải trong tập hợp FpF_p (p>2p>2) khác với x‾=y‾=0\overline{x}=\overline{y}=0 khi và chỉ khi phần dư của p‾\overline{p} chia cho 4 bằng 1.
  3. Phương trình x‾2−5x‾+7=0\overline{x}^2-\overline{5x}+7=0 có bao nhiêu lời giải trong tập hợp F5F_5? và trong F7F_7?
  4. Có bao nhiêu phần tử là hình khối trong F13,F5,F11F_{13}, F_5, F_{11}, trong FpF_p? k-min độ?
  5. Có bao nhiêu nghiệm nguyên thủy trong tập FpF_p?
  6. Có bao nhiêu phần tử trong tập hợp F112F_{11^2} là hình vuông?

Ứng dụng

Định lý cơ bản của số học

Bất kỳ số tự nhiên n>2n>2 nào cũng có thể được biểu diễn dưới dạng tích của các thừa số nguyên tố; với một chế độ xem đơn sắc theo thứ tự bội số, một chế độ xem duy nhất có thể được biểu diễn.

A. Đầu tiên sử dụng phương pháp quy nạp toán học, ta chứng minh sự tồn tại

Tờ 12

tr. 10Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

10

và không được trình bày. Đối với n=2,3,4n=2, 3, 4 điều này là rất cần thiết. Bây giờ chúng ta hãy xem xét số nn và giả sử rằng tất cả các số nhỏ hơn nn đều có thể được phân tích thành tích của các số nguyên tố. Nếu nn là số nguyên tố thì n=nn=n là biểu diễn bắt buộc. Nếu nn là hợp số thì n=n1n2n=n_1n_2 và n1,n2<nn_1, n_2<n. Áp dụng giả định quy nạp cho các số n1n_1 và n2n_2, chúng ta thu được biểu diễn tương ứng cho số nn.

B. Cách biểu diễn duy nhất khó chứng minh hơn. Đây là một bằng chứng có thể có. Hãy sử dụng lại phương pháp quy nạp.

Đối với n=2,3,4n=2, 3, 4 điều duy nhất đúng. Giả sử rằng nó đúng với tất cả các số nhỏ hơn nn. Chúng ta hãy giả sử thêm rằng số nn được biểu diễn dưới dạng tích của các số nguyên tố theo hai cách:
n=p1p2…pk=q1q2…qm.n = p_1p_2 \dots p_k = q_1q_2 \dots q_m.
Trong trường hợp này, đẳng thức pi=qjp_i=q_j là không thể, nếu không, bằng cách giảm cả hai vế của đẳng thức đi pi=qjp_i=q_j, chúng ta sẽ thu được một biểu diễn không duy nhất cho số nhỏ hơn l=n/pi=n/qjl=n/p_i=n/q_j.

Giả sử rằng trong cả hai cách khai triển, các thừa số được viết theo thứ tự tăng dần (pi≥pi−1p_i \geq p_{i-1} và qi≥qi−1q_i \geq q_{i-1}) và ngoài ra, p1<q1p_1<q_1.

Hãy xem xét số m=p1q2…qmm=p_1q_2 \dots q_m. Từ p1<q1p_1<q_1 theo sau m<nm<n. Số n−mn-m chia hết cho p1p_1, nên n−m=p1t1…t2n-m=p_1t_1 \dots t_2, trong đó tit_i là số nguyên tố. Mặt khác, không có thiết kế. Hóa ra một trong những phương pháp mô hình hóa các cấu trúc như vậy có liên quan đến… màng xà phòng.

Như bạn đã biết, màng xà phòng thường tạo thành các bề mặt có hình dạng phức tạp nhất, đồng thời có diện tích nhỏ nhất. Đó là lý do tại sao mô hình hóa trên màng xà phòng được sử dụng rộng rãi như tiêu chuẩn đầu tiên để thiết kế các cấu trúc có hình dạng phức tạp.

Trong bức ảnh, bạn thấy một mảnh của tác phẩm trang trí được trưng bày trong gian hàng của Liên Xô tại Triển lãm Thế giới năm 1975. Thành phần được phân biệt bởi hình thức ban đầu và sự nhẹ nhàng, gợi lên trong ergetel một cảm giác không trọng lượng và phù du.

V. Koleichik

Tờ 13

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

11

Những thí nghiệm đơn giản với màng xà phòng và bong bóng

Các thí nghiệm không yêu cầu bất kỳ thiết bị phức tạp nào, vì vậy chúng có thể được thực hiện ngay cả ở nhà.

Điều kiện cần để thí nghiệm thành công là sự chuẩn bị kỹ càng bằng dụng cụ thủy tinh và chuẩn bị dung dịch xà phòng tốt. Tốt nhất là chuẩn bị dung dịch dầu gội pha loãng trong nước có thêm một lượng nhỏ glycerin nguyên chất và amoniac mạnh.

Là một ống hẹp để thổi bong bóng xà phòng, bạn có thể sử dụng ống nhựa rỗng từ bút bi có đầu kim loại có thể tháo rời. Tốt hơn là bạn nên thổi những bong bóng nhỏ và đảm bảo rằng không có giọt dung dịch nào ở phía dưới. Nếu bạn cần bong bóng ở đầu ống, bạn có thể dễ dàng thực hiện việc này bằng cách di chuyển nhanh tay theo chiều dọc lên trên.

Sau khi bạn đã chuẩn bị mọi thứ cần thiết và sẵn sàng thổi bong bóng xà phòng, hãy tiến hành các thí nghiệm cụ thể.

  1. Thả bong bóng xà phòng ra, xé nó ra khỏi đầu ống và ngay lập tức bắt đầu di chuyển nhanh về phía sau - đầu tiên là thẳng, sau đó lệch sang phải, sau đó sang trái. Bong bóng sẽ theo bạn mọi lúc!

Hành vi này của bong bóng là do khi một người di chuyển mạnh, một vùng áp suất không khí thấp sẽ được tạo ra giữa người đó và bong bóng - đây là nơi bong bóng xà phòng lao tới.

  1. Lấy một ống thủy tinh rộng (đường kính ít nhất 2 cm). Tạo một hình tròn bằng giấy bạc có đường kính lớn hơn đường kính của ống một chút. Sau khi làm ẩm giấy bạc bằng nước xà phòng, gắn nó vào đầu ống; Hạ đầu kia của ống vào một bình sâu có chứa nước. Chẳng mấy chốc, bạn sẽ thấy “van” làm bằng giấy bạc hơi mở ra - đây là “hoạt động” do bong bóng xà phòng hình thành ở cuối ống, phồng lên dưới tác động của không khí lăn trong ống. Ống được ngâm trong nước càng sâu thì góc “van” mở ra càng lớn. Đối với một số lần lặn sâu, góc này bằng 90° (Hình 1).

  2. Cẩn thận hạ bong bóng xà phòng xuống một bề mặt phẳng ẩm ướt (ví dụ: nước, giấy hoặc thủy tinh) - do bị ướt, phần dưới của bong bóng sẽ lan ra trên bề mặt và bong bóng sẽ có hình bán cầu.

Bây giờ lấy một màng xà phòng phẳng trên vòng dây và đặt một bong bóng xà phòng lên đó, đường kính của nó xấp xỉ bằng đường kính của vòng. Bạn sẽ thấy rằng cả bong bóng và màng phẳng đều đã thay đổi hình dạng - thu được một đường hai mặt lồi, cả hai nửa đều đối xứng với mặt phẳng của vòng dây dẫn.

  1. Lấy gọng kính không có kính và nhúng vào dung dịch xà phòng - gọng sẽ khít lại bằng hai

Tờ 14

tr. 12Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

12

phim phẳng. Nếu bạn đeo kính như vậy, thì các vật thể xung quanh sẽ hiển thị ở dạng tự nhiên: tầm nhìn sẽ không tăng, giảm hoặc giảm.

Thay đổi trải nghiệm. Siết chặt khung lại bằng phim và đặt chúng trên mặt phẳng nằm ngang, hạ bong bóng xà phòng xuống từng khung (như trong thí nghiệm trước). Bạn sẽ nhận được kính có thấu kính xà phòng hai mặt lồi. Nhưng đây là điều đáng ngạc nhiên: qua những chiếc kính đặc biệt như vậy, các vật thể xung quanh trong không gian không có bất kỳ thay đổi nào, như trường hợp của các tấm phim phẳng. Tại sao?

Thực tế là thấu kính xà phòng về cơ bản là thấu kính không khí, vì có không khí giữa các màng xà phòng hình cầu mỏng nhất. Các tia sáng đi qua thấu kính như vậy thực tế không bị khúc xạ.

  1. Có thể lấy một màng xà phòng phẳng trong ống nghiệm, không phải ở đầu tự do mà ở bên trong ống nghiệm không? Hãy thử điều này. Chúng tôi cung cấp cho bạn hai cách.

a) Đổ đầy nước vào một phần ống nghiệm. Lấy một dải giấy và sau khi làm ẩm nó bằng dung dịch xà phòng, chuyền nó dọc theo đầu ống nghiệm - đầu ống nghiệm sẽ được phủ một lớp màng. Để làm cho màng vừa khít bên trong ống nghiệm, hãy nghiêng ống nghiệm và bắn một ít nước qua màng. Nước bay lên cao bao nhiêu thì màng sẽ chìm xuống bấy nhiêu.

Hình 2.

  1. Đổ một ít nước vào ống nghiệm và đun sôi bằng nến hoặc đèn cồn. Di chuyển lò sưởi, che lỗ bằng màng xà phòng. Sau một thời gian, bạn sẽ thấy màng phim sẽ dần rơi vào bên trong ống nghiệm.

Điều này được giải thích là do hơi nước ngưng tụ khi nguội, chân không được tạo ra dưới màng, nơi màng lao tới. Để đẩy nhanh quá trình hạ thấp, có thể làm nguội ống nghiệm bằng nước đang chảy.

  1. Thổi bong bóng xà phòng vào đầu ống hẹp. Dùng nhựa dẻo gắn đầu tự do của ống vào chân của shativa hoặc vào một thanh ngang nào đó nằm ở độ cao khoảng 20 cm so với mặt bàn. Sử dụng ống tiêm y tế (hoặc ống hẹp khác), bạn có thể bơm không khí vào hoặc ra khỏi bàng quang. Sẽ có biến dạng về hình dạng của bong bóng?

Tất nhiên là không - điều này tuân theo định luật Pascal.

  1. Lấy một lọ thủy tinh cao 60 mm và đổ đầy dung dịch xà phòng vào 2/3. Đậy bình bằng nút đậy có cắm hai điện cực làm bằng dây đồng có đường kính 1-2 mm và dài 80 mm vào đó (Hình 2). Đầu dưới của điện cực phải chạm tới đáy nhưng không chạm vào nó. Các đầu phía trên nghiêng một góc 90° và sử dụng dây dẫn để nối các điện cực với pin đèn pin. Các bong bóng khí nhỏ sẽ bắt đầu giải phóng ở cực âm, chúng bốc lên cao và tạo thành bọt trên bề mặt dung dịch. Khí gì chứa trong bong bóng? Bong bóng sẽ xuất hiện nếu bạn đổ rượu, glycerin hoặc dầu hỏa vào lọ cùng với dung dịch xà phòng?

Để trả lời những câu hỏi này, chỉ cần nhớ rằng khi đóng mạch điện, nước sẽ điện phân, do đó hydro thoát ra ở cực âm. Nhưng trong rượu, glycerin và dầu hỏa, bọt khí sẽ không xuất hiện chút nào, vì sản phẩm điện phân hoàn toàn khác.

Tờ 15

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

13

Trong bài viết này chúng ta sẽ so sánh các con số với nhau. Câu hỏi thường trực sẽ là: số nào lớn hơn? Có thể một số bạn đang nghĩ: “Có việc gì phải đương đầu! Ai cũng rõ mười lớn hơn năm, một trăm nhỏ hơn một nghìn.” Chà, sau khi đọc ghi chú này, bạn có thể sẽ đồng ý rằng đáp số câu hỏi này có thể rất, rất không thể tha thứ được.

Hãy bắt đầu với điều này bài toán.

Bài toán 1. Số nào lớn hơn: 231002^{3100} hay 321003^{2100}?

Lời giải. Hãy để chúng tôi chứng minh rằng 23100>321002^{3100} > 3^{2100}. Thật vậy, 23100=4322^{3100} = 4^{\frac{3}{2}}. Vì vậy, chỉ cần chứng minh rằng 32>2100\frac{3}{2} > 2^{100} hoặc (32)100>2(\frac{3}{2})^{100} > 2 là đủ. Nhưng đã (32)2>2(\frac{3}{2})^2 > 2, nên (32)100(\frac{3}{2})^{100} thậm chí còn lớn hơn 2. Từ lời giải của chúng tôi rõ ràng là 232>3222^{32} > 3^{22}. Từ thực tế này (không khó để xác minh và trực tiếp) có thể dễ dàng suy ra một lời giải bài toán khác.

bài toán tiếp theo khó hơn một chút.

Bài toán 2. Số nào lớn hơn: 510+6105^{10} + 6^{10} hay 7107^{10}?

Đầu tiên là lời giải. Hãy để chúng tôi chứng minh rằng 510+610<7105^{10} + 6^{10} < 7^{10}. Vì 510+610<2⋅6105^{10} + 6^{10} < 2 \cdot 6^{10}, đủ để chứng minh rằng (76)10>2(\frac{7}{6})^{10} > 2. Sau đó, bất đẳng thức rút ra từ bất đẳng thức Bernulin (“Đại số và sự khởi đầu của phân tích 9”, đoạn 2):

(76)10=(1+16)10>1+10⋅16>2.\left(\frac{7}{6}\right)^{10} = \left(1 + \frac{1}{6}\right)^{10} > 1 + 10 \cdot \frac{1}{6} > 2.

Thứ hai lời giải. Lưu ý rằng 53+63=341<343=735^3 + 6^3 = 341 < 343 = 7^3.

Vì vậy (57)3+(67)3<1\left(\frac{5}{7}\right)^3 + \left(\frac{6}{7}\right)^3 < 1. Vì (57)10<(57)3\left(\frac{5}{7}\right)^{10} < \left(\frac{5}{7}\right)^3 và (67)10<(67)3\left(\frac{6}{7}\right)^{10} < \left(\frac{6}{7}\right)^3; chúng tôi nhận được (57)10+(67)10<1\left(\frac{5}{7}\right)^{10} + \left(\frac{6}{7}\right)^{10} < 1. Vì vậy, 510+610<7105^{10} + 6^{10} < 7^{10}.

Bài toán 3. Trong mười số 110,29,38,47,56,65,74,83,92,1011^{10}, 2^9, 3^8, 4^7, 5^6, 6^5, 7^4, 8^3, 9^2, 10^1 số nào lớn nhất?

Lời giải. Rõ ràng là 29>1102^9 > 1^{10}. Hãy chứng minh rằng 383^8 lớn hơn 292^9. Thật vậy, 38=94>84=212>293^8 = 9^4 > 8^4 = 2^{12} > 2^9. Bây giờ hãy so sánh 474^7 và 383^8: 47>38⇒(43)7>34^7 > 3^8 \Rightarrow \left(\frac{4}{3}\right)^7 > 3. Vẫn cần lưu ý rằng (43)7=(1+13)7>1.+7⋅13>3\left(\frac{4}{3}\right)^7 = \left(1 + \frac{1}{3}\right)^7 > 1. + 7 \cdot \frac{1}{3} > 3.

Vậy, trong bốn số đầu tiên, số lớn nhất là 474^7.

Bây giờ chúng ta hãy chứng minh rằng 47>56>65>74>83>92>1014^7 > 5^6 > 6^5 > 7^4 > 8^3 > 9^2 > 10^1. Từ 47>56⇔(54)6<44^7 > 5^6 \Leftrightarrow \left(\frac{5}{4}\right)^6 < 4 và (54)6=(12564)2<22=4\left(\frac{5}{4}\right)^6 = \left(\frac{125}{64}\right)^2 < 2^2 = 4 nó theo sau 47>564^7 > 5^6.

Bất đẳng thức 56>655^6 > 6^5 và 65>746^5 > 7^4 được chứng minh theo cách tương tự.

Sự bất bình đẳng 74>83>92>1017^4 > 8^3 > 9^2 > 10^1 rất dễ thấy.

Vì vậy, nhiều nhất trong số đó, chúng tôi sẽ một lần nữa quay trở lại bài toán này và đưa ra lời giải ít “tính toán” hơn.

Bài toán 4. Số nào lớn hơn: 1n+2n+3n+⋯+9n1^n + 2^n + 3^n + \dots + 9^n hay 10n10^n?

Lời giải. Dễ dàng nhận thấy rằng đối với nn 1n+2n+⋯+9n1^n + 2^n + \dots + 9^n nhỏ thì lớn hơn 10n10^n. Thật vậy, 1+2+⋯+9>101 + 2 + \dots + 9 > 10; 12+22+32+⋯+92>1021^2 + 2^2 + 3^2 + \dots + 9^2 > 10^2; 13+23+⋯+93>93+83=729+512>1000=1031^3 + 2^3 + \dots + 9^3 > 9^3 + 8^3 = 729 + 512 > 1000 = 10^3.

Trước khi xem xét các giá trị khác của nn, chúng tôi lưu ý rằng nếu đối với một số nn 1n+2n+⋯+9n<10n1^n + 2^n + \dots + 9^n < 10^n, thì đối với tất cả m>nm > n thậm chí còn hơn thế nữa 1m+2m+⋯+9m<10m1^m + 2^m + \dots + 9^m < 10^m. Thật vậy, khi chuyển sang giá trị lớn hơn,

Tờ 18

tr. 16Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

16

Chức năng g(x)=11x−ln⁡x−1g(x) = \frac{11}{x} - \ln x - 1
giảm ]0;+∞[]0; +\infty[ và g(4)=1,75−ln⁡4>0g(4) = 1,75 - \ln 4 > 0, g(5)=1,2−ln⁡5<0g(5) = 1,2 - \ln 5 < 0.
(Chứng minh các bất đẳng thức này bằng cách sử dụng 3>e>2,53 > e > 2,5.)
Có thể tồn tại x0∈]4;5[x_0 \in ]4; 5[ sao cho trong khoảng ]0;x0]]0; x_0] hàm ff trả về và trên [x0;∞[[x_0; \infty[ nó giảm.
Điều này có nghĩa là trong số các số của chúng tôi, số lớn nhất là f(4)f(4) hoặc f(5)f(5). Nó vẫn còn để chọn lớn nhất trong số họ.
Bài toán và
9. Số nào lớn hơn:
a) 153015^{30} hoặc 301530^{15}?
b) 2402^{40} hoặc 3333^{33}?
c) 10100010^{1000} hoặc 911119^{1111}?
10. Số nào lớn hơn:
a) 515+620+7255^{15} + 6^{20} + 7^{25} hoặc 8248^{24}?
b) 715+1577^{15} + 15^7 hoặc 616+1666^{16} + 16^6?
c) 555555^{5555} hoặc 666666^{6666}?

Mới
kính vạn hoa

Độc giả B. Ivakin của chúng tôi đã thêm bài toán sau vào trình chỉnh sửa: cắt một hình lục giác đều thành 9 phần giống nhau.

Được đính kèm với bài toán là đáp số, nó được mô tả ở giữa trang đầu tiên của bìa tạp chí của chúng tôi: bằng các đoạn nối tâm với các đỉnh, hình lục giác được chia thành ba hình thoi, mỗi hình được chia thành ba hình bình hành.

Khi đã quen với vấn đề này, tôi tự nhiên bắt đầu tìm kiếm những người khác lời giải. Trong một thời gian khá dài, tôi không thể phá vỡ hình lục giác một cách đúng đắn, nhưng cuối cùng tôi cũng tìm được cách chia như vậy (nhưng được hiển thị ở phần trên của hình ảnh trên trang bìa). Sau đó, tôi muốn “di chuyển” các hình ngũ giác thu được. Kết quả rất bất ngờ - các phần cần thiết của hình lục giác rơi xuống như thể từ một chiếc sừng. Năm trong số đó được giới thiệu trên trang bìa của tạp chí.

Hãy thử tự mình trải nghiệm phép chia này. Nếu bạn nghĩ ra những bức ảnh thú vị, hãy gửi chúng cho chúng tôi. Chúng tôi sẽ công bố những bức ảnh đẹp nhất.

A. Savin

Tờ 19

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

17

Trọng tâm của bán cầu

22 thế kỷ trước, Archimedes đã phát minh ra một phương pháp cơ học mà lần đầu tiên người ta có thể tìm được thể tích của một hình cầu và trọng tâm của bán cầu. Thậm chí trước đó, Democritus và Eudoxus đã chứng minh rằng thể tích của hình nón nhỏ hơn thể tích của hình trụ được mô tả ba lần, và trọng tâm của hình nón chia chiều cao của nó theo tỷ lệ 3:1, tính từ trên xuống.

Chúng ta hãy chứng minh rằng thể tích của hình cầu nhỏ hơn một lần rưỡi so với thể tích của hình trụ được mô tả và trọng tâm của bán cầu chia chiều cao của nó theo tỷ lệ 3:5, tính từ tâm hình cầu.

Xét một hình cầu và một hình trụ ngoại tiếp nó. Mặt phẳng ở Hình 1 đi qua trục của hình trụ, hướng theo chiều ngang. Chúng ta cũng hãy xem xét một hình nón có đỉnh ở tâm quả cầu O và đáy của nó chung với đáy của bán cầu.

Vẽ mặt phẳng MN đi qua một điểm A tùy ý trên trục của bán cầu, vuông góc với trục này. Tiết diện với quả bóng cho hình tròn bán kính AP, hình nón - hình tròn bán kính AB, hình trụ - hình tròn bán kính AM=R. Định lý Pythagore phát biểu rằng AP2+AO2=OP2=AM2, và vì góc ở đỉnh của hình nón là thẳng và AO=AB, AP2+AB2=AM2.

Lấy tỉ số này n lần, ta thấy tiết diện của quả cầu và hình nón có diện tích bằng tiết diện của hình trụ:

Sш+Sк=Sц.S_{\text{ш}} + S_{\text{к}} = S_{\text{ц}}. (1)

Vì (1) đúng với mọi điểm A trên trục của bán cầu, theo nguyên lý Cavalieri (“Đại số và sự khởi đầu của phân tích 10”, đoạn 107, hoặc «Kvant», 1977, Số 2, trang 7, 10) nên thể tích của bán cầu V_{\text{w}} và hình nón V_{\text{k}} tổng cộng bằng thể tích của bán cầu V_{\text{c}}:

Vш+Vк=Vц.V_{\text{ш}} + V_{\text{к}} = V_{\text{ц}}. (2)

Bây giờ chúng ta coi trục của hình trụ là một đòn bẩy có tiết diện ở tâm O. Chúng ta hãy di chuyển tiết diện của hình trụ sang bên phải của hình tới điểm A’, đối xứng với điểm A so với tâm O. Sử dụng (2), chúng ta chứng minh rằng tiết diện của quả cầu và hình nón, treo cùng nhau tại điểm A, cân bằng tiết diện của hình trụ treo tại điểm A'.

Nếu bây giờ chúng ta lấp đầy bằng các vòng tròn tất cả các phần của quả bóng và hình nón ở bên trái, và các phần của bán cầu - đối xứng về phía bên phải của điểm O, thì từ trạng thái cân bằng của mỗi ba vòng tròn như vậy, bán cầu và hình nón cùng nhau cân bằng bán cầu so với tâm O (Hình 2).

Nhưng trọng tâm của bán cầu nằm ở giữa C của trục của nó, và trọng tâm K của hình nón, như đã đề cập ở trên, nằm ở khoảng cách OK=(3/4)R tính từ đỉnh. Đặt trọng tâm của bán cầu ở điểm X. Khi đó, ở phía bên phải của đòn bẩy, điều kiện cân bằng của ba vật này có dạng:

∣OX∣⋅Vш+∣OK∣⋅Vк=∣OC∣⋅Vц.|OX| \cdot V_{\text{ш}} + |OK| \cdot V_{\text{к}} = |OC| \cdot V_{\text{ц}}. (3)

Nhưng V_{\text{k}} = (1/3)V_{\text{c}}, và từ mối quan hệ giữa các tập (2), chúng ta thấy V_{\text{c}}=V_{\text{c}}-V_{\text{c}}=(2/3)V_{\text{c}}, nghĩa là thể tích của bán cầu nhỏ hơn một lần rưỡi so với thể tích của hình trụ được mô tả. Do đó, cân bằng (3) có dạng:

(2/3)Vц+OX+(1/3)Vц×(3/4)R=Vц⋅(1/2)R.(2/3)V_{\text{ц}} + OX + (1/3)V_{\text{ц}} \times (3/4)R = V_{\text{ц}} \cdot (1/2)R.

Từ đây chúng ta có được

∣OX∣=(3/8)R,|OX| = (3/8)R,

tức là trọng tâm của bán cầu chia chiều cao của bán cầu theo tỷ lệ 3:5 tính từ tâm quả cầu.

Cách tìm trọng tâm của một đoạn hình cầu hoặc một đoạn hình elip bằng phương pháp này có thể dễ dàng được truyền đạt đến người đọc.

M. Mamikon

Bài xã luận: Ở số 5 của tạp chí «Kvant» năm 1977, hai lời giải bài toán về thể tích của một hình cầu đã được xuất bản - “cơ khí” lời giải của Archimedes và hình học lời giải của M. Mamikon. Ghi chú này là sự tiếp nối hợp lý của bài viết này.

Tờ 20

tr. 18Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

18

Vấn đề
lượng tử

M531—M535; F543—F547

Chúng tôi đã chạy chuyên mục này từ số này đến số khác kể từ khi thành lập tạp chí. bài toán được xuất bản trong đó không phải là tiêu chuẩn, nhưng lời giải của chúng không yêu cầu kiến ​​thức ngoài chương trình học hiện tại. Những câu khó nhất bài toán đã được đánh dấu hoa thị.

Lời giải bài toán từ số này có thể được gửi chậm nhất là ngày 1 tháng 1 năm 1979 đến địa chỉ: 113035, Moscow, M-35, B. Ordynka 21/16, tòa soạn tạp chí «Kvant».
Sau địa chỉ, viết các số bài toán, lời giải bạn định gửi lên phong bì (ví dụ: “M531, M534” hoặc “F543”). Lời giải bài toán cho từng môn học (toán và vật lý), cũng như các bài tập mới phải được gửi trong các phong bì riêng. Ngoài ra, vui lòng gửi Lời giải bài toán từ các số tạp chí khác nhau trong các phong bì khác nhau.
Kèm theo một phong bì có ghi địa chỉ của bạn trên đó (trong phong bì này bạn sẽ nhận được kết quả xác minh lời giải).
Gửi các điều kiện của bản gốc bài toán được đề xuất xuất bản thành hai bản cùng với lời giải của bạn cho bài toán này (trên vị trí phong bì: “Vấn đề «Kvant», bài toán mới trong vật lý” hoặc “… mới bài toán trong toán học”). Sau từ ngữ bài toán chúng ta thường cho biết ai đã đề xuất nó. Tất nhiên, không phải tất cả bài toán đều được xuất bản lần đầu tiên.

M531. Người đi xe đạp không tự động rời điểm A và B hướng về nhau cùng một lúc. Chúng tôi gặp nhau ở điểm C, họ lập tức quay đầu xe và lái xe về (với tốc độ như nhau). Đến điểm A và B, họ quay lại và gặp nhau lần thứ hai tại điểm D; ở đây họ lại quay đầu lại, v.v. Cuộc gặp gỡ lần thứ 1978 của họ diễn ra ở điểm nào trên đoạn AB?

N. Vasiliev

M532. Hãy đặt an=n+1+na_n = \sqrt{n+1} + \sqrt{n} và bn=4n+2b_n = \sqrt{4n+2}. Chứng minh rằng với mọi số tự nhiên n
a) [an]=[bn][a_n] = [b_n], trong đó [x][x] là phần nguyên của số x;
6) 0<bn−an<116nn0 < b_n - a_n < \frac{1}{16n\sqrt{n}}.

M533*. Một đa giác lồi là đặc biệt nếu một số trong ba đường chéo của nó cắt nhau tại một điểm. Chứng minh rằng với mọi hình bảy cạnh đặc biệt đều có một đỉnh A có tính chất sau: với mọi ε>0\varepsilon > 0, đỉnh A có thể dịch chuyển đến một khoảng nhỏ hơn ε\varepsilon (mà không làm thay đổi các đỉnh còn lại), sao cho hình bảy cạnh thu được là không số ít.

B. Voltyansky

M534. Khi các đường thẳng song song với các cạnh của tam giác ABC và đi qua một điểm thì bị hình thang cắt khỏi △ABC\triangle ABC. Khi theo đường chéo, các hình thang không có đầu chung này sẽ chia tam giác thành bảy phần, trong đó có bốn phần là hình tam giác (Hình 1). Chứng minh rằng tổng diện tích của ba tam giác kề cạnh △ABC\triangle ABC này bằng diện tích của bốn tam giác đó.

B. Kosyanchuk

M535. Cho một hệ ba vô hạn theo cả hai hướng các chuỗi điểm Ak,Bl,CmA_k, B_l, C_m được cho trên mặt phẳng (các chỉ số k,lk, l và mm chạy qua toàn bộ tập hợp số nguyên). Chúng ta xác định một hệ thống đáy tàu như vậy nếu với bất kỳ kk và mm đường thẳng AkCmA_kC_m

Tờ 22

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

20

M482. Mặt cắt ngang của một khối đều đều là một reguolnik. Chứng minh rằng chu vi của khối hedron mét không nhỏ hơn 2a mà nhỏ hơn 3a, trong đó a là chiều dài cạnh của khối tứ diện.

Hình 1.

Trước tiên chúng ta hãy chứng minh rằng chu vi của tứ giác là p≥2ap \geq 2a. Sự phát triển của một khối tứ diện (Hình 2) được thể hiện trong Hình 2. Trong quá trình phát triển, đường viền của phần tứ giác biến thành một đường đứt nét màu đỏ K1K2K_1K_2. Có thể thấy chu vi pp sẽ chỉ bằng 2a khi mặt phẳng cắt song song với hai cạnh giao nhau của tứ diện và trong mọi trường hợp khác p>2ap > 2a.

Chứng minh của bất đẳng thức p<3ap < 3a có thể dễ dàng thu được bằng cách coi ngay các họ các phần của tứ diện là các mặt phẳng song song. Cho mặt phẳng cắt chuyển động song song với chính nó; chúng tôi xem xét khoảng giá trị l∈[b1;b2]l \in [b_1; b_2] (xem Hình 2) sao cho đối với b1<l<b2b_1 < l < b_2 phần vẫn là một hình tứ giác, còn đối với l=b1l = b_1 và l=b2l = b_2 nó trở thành một hình tam giác (Hình 3). Độ dài của mỗi cạnh của phần và do đó chu vi pp của phần, sẽ là hàm tuyến tính của l:p(l)=kl+cl: p(l) = kl + c (k, c là một số hằng số). Hàm này nhận giá trị lớn nhất ở cuối đoạn [b1;b2][b_1; b_2], khi đoạn đó là hình tam giác. Độ dài của bất kỳ đoạn nào có điểm cuối ở các cạnh của một tam giác đều không lớn hơn độ dài cạnh của nó aa, và do đó p<3ap < 3a.

N. Vasiliev, V. Proizvol

Hình 2.

M485. a) Chứng minh rằng số e nằm giữa số an=(1+1n)nubn=(1+1n)n+1a_n = \left(1 + \frac{1}{n}\right)^n u b_n = \left(1 + \frac{1}{n}\right)^{n+1} với mọi số tự nhiên nn.
b) Chứng minh rằng liên tiếp với cn=(1+14n)×(1+1n)nc_n = \left(1 + \frac{1}{4n}\right) \times \left(1 + \frac{1}{n}\right)^{n} tăng đơn điệu và liên tiếp với dn=(1+12n)(1+1n)nd_n = \left(1 + \frac{1}{2n}\right) \left(1 + \frac{1}{n}\right)^{n} tiêu diệt đều đơn điệu.
c) Chia đoạn [an;bn][a_n; b_n] thành bốn đoạn có độ dài bằng nhau. Cái nào trong số chúng chứa số e?

a) Hãy chứng minh dãy (an)(a_n) tăng đơn điệu. Thật sự,

anan−1=(1+1n)n;(1+1n−1)n−1=nn−1⋅(1−1n2)n.\frac{a_n}{a_{n-1}} = \left(1 + \frac{1}{n}\right)^n; \left(1 + \frac{1}{n-1}\right)^{n-1} = \frac{n}{n-1} \cdot \left(1 - \frac{1}{n^2}\right)^n.

Theo bất đẳng thức Bernoulli *),

(1−1n2)n>1−1n=n−1n,\left(1 - \frac{1}{n^2}\right)^n > 1 - \frac{1}{n} = \frac{n-1}{n},

Ở đâu

anan−1>1.\frac{a_n}{a_{n-1}} > 1.

Bây giờ chúng ta hãy chứng minh điều đó một cách đơn điệu. Xem thêm “Đại số và Phân tích phần đầu 9”, đoạn 2.

Tờ 23

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

21

Chúng ta hãy chia đoạn [an;bn][a_n; b_n] thành tám phần bằng nhau. Cái nào chứa ee?

Và nếu đoạn [an;bn][a_n; b_n] được chia thành 2k2^k phần bằng nhau (trong bài toán này, bạn có thể nhận được đáp số cho nn đủ lớn, chẳng hạn như cho n>2kn > 2^k)? (Nhớ lại e=lim⁡n→∞(1+1n)n=2,718...e = \lim_{n \to \infty} \left(1 + \frac{1}{n}\right)^n = 2,718..., - xem sách giáo khoa “Alebra và bắt đầu phân tích 10”, nn. 109,113.)

giảm đi. chúng tôi có

bn−1bn=(1+1n−1)n:(1+1n)n+1=n−1n(1+1n2−1)n+1.\frac{b_{n-1}}{b_n} = \left(1 + \frac{1}{n-1}\right)^n : \left(1 + \frac{1}{n}\right)^{n+1} = \frac{n-1}{n} \left(1 + \frac{1}{n^2-1}\right)^{n+1}.

Áp dụng lại bất đẳng thức Bernoulli, ta có

(1+1n2−1)n+1>1+1n−1=nn−1,\left(1 + \frac{1}{n^2-1}\right)^{n+1} > 1 + \frac{1}{n-1} = \frac{n}{n-1},

nghĩa là, bn−1bn>1.\frac{b_{n-1}}{b_n} > 1.

Vì e=lim⁡n→∞an=lim⁡n→∞bne = \lim_{n \to \infty} a_n = \lim_{n \to \infty} b_n, nó suy ra từ điều đã được chứng minh rằng

an<e<bn.a_n < e < b_n.

E) Hãy giải bài toán e) - bài toán 6), c) và d) sẽ theo sau lời giải này.

Chia đoạn [an;bn][a_n; b_n] thành 2k2^k phần bằng nhau. Chiều dài của một phần như vậy bằng

Δ=bn−an2k=12k⋅n(1+1n)n.\Delta = \frac{b_n - a_n}{2^k} = \frac{1}{2^k \cdot n} \left(1 + \frac{1}{n}\right)^n.

Giữa đoạn [an;bn][a_n; b_n] tương ứng với số an+bn−an2=(1+12n)(1+1n)n=dna_n + \frac{b_n - a_n}{2} = \left(1 + \frac{1}{2n}\right)\left(1 + \frac{1}{n}\right)^n = d_n. Dễ dàng nhận thấy rằng phần thứ 2k−12^{k-1} của các đoạn thu được có số dnd_n là đầu bên phải và số tn=dn−Δ=(1+12n)(1+1n)n−12k⋅n(1+1n)n=(1+2k−1−12k⋅n)(1+1n)n(k⩾2).t_n = d_n - \Delta = \left(1 + \frac{1}{2n}\right)\left(1 + \frac{1}{n}\right)^n - \frac{1}{2^k \cdot n}\left(1 + \frac{1}{n}\right)^n = \left(1 + \frac{2^{k-1}-1}{2^k \cdot n}\right)\left(1 + \frac{1}{n}\right)^n (k \geqslant 2). là đầu bên trái (Đối với k=2k = 2, số tnt_n trùng với số cnc_n từ điểm 6) bài toán.)

Hãy chứng minh rằng với nn đủ lớn (cụ thể là với n>3⋅2k−2n > 3 \cdot 2^{k-2}), số ee nằm trên đoạn 2k−1−m2^{k-1}-m có độ dài Δ\Delta. Để làm được điều này, chỉ cần chứng minh rằng đối với nn như vậy, chuỗi các điểm cuối bên trái (tn)(t_n) của phân đoạn này trả về một cách đơn điệu và chuỗi (dn)(d_n) của các điểm cuối bên phải giảm dần (kể từ e=lim⁡n→∞tn=lim⁡n→∞dne = \lim_{n \to \infty} t_n = \lim_{n \to \infty} d_n).

chúng tôi có

dn−1dn=[(1+12(n−1))(1+1n−1)n−1];\frac{d_{n-1}}{d_n} = \left[ \left(1 + \frac{1}{2(n-1)}\right)\left(1 + \frac{1}{n-1}\right)^{n-1} \right];

[(1+12n)(1+1n)n]=2n−12n+1(1+1n2−1)n.\left[ \left(1 + \frac{1}{2n}\right)\left(1 + \frac{1}{n}\right)^{n} \right] = \frac{2n-1}{2n+1} \left(1 + \frac{1}{n^2-1}\right)^n.

Tương tự như bất đẳng thức Bernoulli, nó có thể được chứng minh chính xác hơn. Từ đó

(1+1n2−1)n⩾1+nn2−1+n(n−1)2(n2−1)2=2n3+4n2+n−22(n−1)(n+1)2.\left(1 + \frac{1}{n^2-1}\right)^n \geqslant 1 + \frac{n}{n^2-1} + \frac{n(n-1)}{2(n^2-1)^2} = \frac{2n^3 + 4n^2 + n - 2}{2(n-1)(n+1)^2}.

Tờ 24

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

22

Bởi vì
dn−1dn≥2n−12n+1⋅2n3+4n2+n−22(n−1)(n+1)2=4n4+6n3−2n2−5n+24n4+6n3−2n2−6n−2>1\frac{d_{n-1}}{d_n} \geq \frac{2n-1}{2n+1} \cdot \frac{2n^3+4n^2+n-2}{2(n-1)(n+1)^2} = \frac{4n^4+6n^3-2n^2-5n+2}{4n^4+6n^3-2n^2-6n-2} > 1

cho bất kỳ n∈Nn \in N nào. Điều này có nghĩa là dãy (dn)(d_n) giảm đơn điệu.

Bây giờ chúng ta chuyển sang trình tự (tn)(t_n). chúng tôi có
tntn−1=[(1+2k−1−12k⋅n)(1+1n)n];[(1+2k−1−12k(n−1))×(1+1n−1)n]=2k⋅n+2k−1−12k⋅(n−1)+2k−1−1(1−1n2)n.\frac{t_n}{t_{n-1}} = \left[ \left(1 + \frac{2^{k-1}-1}{2^k \cdot n}\right) \left(1 + \frac{1}{n}\right)^n \right]; \left[ \left(1 + \frac{2^{k-1}-1}{2^k(n-1)}\right) \times \left(1 + \frac{1}{n-1}\right)^n \right] = \frac{2^k \cdot n + 2^{k-1}-1}{2^k \cdot (n-1) + 2^{k-1}-1} \left(1 - \frac{1}{n^2}\right)^n.
Nhưng (1−h)n≥1−nh+(n−1)22h2(1-h)^n \geq 1 - nh + \frac{(n-1)^2}{2} h^2 tại 0<h<1(n−1)20 < h < \frac{1}{(n-1)^2}

(bất đẳng thức này được chứng minh tương tự như bất đẳng thức Bernoulli). Bởi vì
tntn−1≥2k⋅n+2k−1−12k⋅(n−1)+2k−1−1(1−1n+(n−1)22n4)=2k⋅n+2k−1−12k⋅(n−1)+2k−1−1⋅2n4−2n3+n2−2n+12n4.\frac{t_n}{t_{n-1}} \geq \frac{2^k \cdot n + 2^{k-1}-1}{2^k \cdot (n-1) + 2^{k-1}-1} \left(1 - \frac{1}{n} + \frac{(n-1)^2}{2n^4}\right) = \frac{2^k \cdot n + 2^{k-1}-1}{2^k \cdot (n-1) + 2^{k-1}-1} \cdot \frac{2n^4-2n^3+n^2-2n+1}{2n^4}.
Chúng ta quan tâm đến khi nào tntn−1>1\frac{t_n}{t_{n-1}} > 1, tức là khi nào
(n+12−2−k)⋅(2n4−2n3+n2−2n+1)>(n−1+12−2−k)⋅2n4.\left(n + \frac{1}{2} - 2^{-k}\right) \cdot \left(2n^4-2n^3+n^2-2n+1\right) > \left(n - 1 + \frac{1}{2} - 2^{-k}\right) \cdot 2n^4.
Bất đẳng thức này tương đương với bất đẳng thức
21−k⋅n3−(32+2−k)n2+21−k⋅n+12−2−k>0,2^{1-k} \cdot n^3 - \left(\frac{3}{2} + 2^{-k}\right) n^2 + 2^{1-k} \cdot n + \frac{1}{2} - 2^{-k} > 0,
suy ra từ bất đẳng thức
21−k⋅n3≥(32+2−k)n2.2^{1-k} \cdot n^3 \geq \left(\frac{3}{2} + 2^{-k}\right) n^2.
Do đó, tại n≥3⋅2k−2+12n \geq 3 \cdot 2^{k-2} + \frac{1}{2} hoặc n>3⋅2k−2n > 3 \cdot 2^{k-2}, chuỗi (tn)(t_n) trở nên đơn điệu phụ thuộc vào độ tuổi. Từ đó dẫn đến tuyên bố của chúng tôi: số ee nằm bên trong đoạn 2k−12^{k-1}-thứ có độ dài Δ\Delta, nếu n>3⋅2k−2n > 3 \cdot 2^{k-2}.

Từ lời giải bài toán e) nó theo sau là c4c3>1\frac{c_4}{c_3} > 1. Ba thành viên đầu tiên của chuỗi này: 52,3425,13⋅2434\frac{5}{2}, \frac{3^4}{2^5}, \frac{13 \cdot 2^4}{3^4} - rất 和高, tạo nên chuỗi tuổi.

Vì vậy, trong bài toán b) số ee rơi vào đoạn thứ hai trong số bốn đoạn có độ dài bằng nhau và trong bài toán b) - ở đoạn thứ tư (cho n>6n > 6).

S. Golubev, R. Ushakov

M487. Trên các vòng tròn đã cho γ1\gamma_1 và γ2\gamma_2, hãy tạo một cây anh túc dọc theo dây cung sao cho các dây này có dạng hình học

Chúng ta hãy thành công trong việc xây dựng hình học cần thiết HH và để H(γ1)H(\gamma_1) giao nhau với γ2\gamma_2 tại các điểm BB và CC (Hình 4). Chúng ta hãy vẽ tiếp tuyến chung của γ1\gamma_1 và H(γ1)H(\gamma_1) tại điểm AA; chúng ta hãy biểu thị bằng DD giao điểm của tiếp tuyến này với

Tờ 25

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

23

với tâm A cho trước, thuộc γ₁ và ta có độ dài dây cung của đường tròn γ₂ bằng giá trị cho trước a*).

Hình 4.

Hình 5.

Hình 6.

Hình 7.

chu vi γ₁. Chúng ta hãy dành một đoạn AO có độ dài r₂ x m (Hình 6). Vì |DA| = |DE|, các tam giác ADO và EDO² bằng nhau nên điểm D có các cạnh bằng nhau với các điểm O và O₂. Điều này giúp có thể tìm thấy nó nếu tiếp tuyến l và đường trung trực vuông góc n của đoạn OO₂ cắt nhau (như trong Hình 6). Nếu l và n song song, thì đối với hợp âm mong muốn, bạn cần lấy một đoạn song song với l tiếp tuyến với đường tròn γ₃ nói trên (Hình 7).

L. Limanov

M489. Cho ba số a, b, c. Chúng ta hãy xây dựng ba chuỗi (aₙ), (bₙ), (cₙ), trong đó a₁ = a, b₁ = b, c₁ = c và

an+1=bn+cn2,a_{n+1} = \frac{b_n + c_n}{2},
bn+1=cn+an2,b_{n+1} = \frac{c_n + a_n}{2},
cn+1=an+bn2c_{n+1} = \frac{a_n + b_n}{2}

*) Lời giải bài toán M486 xem trong bài viết của L. Kurlyandik “Bằng cấp cao” (tr. 13); lời giải bài toán M488 sẽ được đăng sau.

Như một thông điệp hướng dẫn, chúng ta hãy cùng nhau xem xét các số a₁, b₁, c₁ điểm A₁, B₁, C₁, mà trước tiên chúng ta cho rằng chúng không nằm trên cùng một đường thẳng. Các số aₙ+1, bₙ+1, cₙ+1 liên quan đến trung điểm Aₙ+1, Bₙ+1, Cₙ+1 của các cạnh tương ứng của tam giác AₙBₙCₙ. Chúng ta sẽ nhận được ba chuỗi điểm trên mặt phẳng. Dễ hiểu, các đường trung tuyến của tam giác A₁B₁C₁ nằm trong ΔA₂B₂C₂ là các đường trung tuyến trong ΔA₂B₂C₂. Do đó giao điểm các đường trung tuyến của ba tam giác trùng nhau. Từ đây, rõ ràng là nếu cùng với bài toán ban đầu, chúng ta giải tương tự bài toán cho các điểm trên mặt phẳng, thì điểm tương ứng về cơ bản được giả định và trùng với giao điểm của các đường trung tuyến của tam giác ban đầu A₁B₁C₁ (và tất cả các tam giác tiếp theo). Điểm này là trọng tâm của hệ ba điểm xuất phát.

Nếu các điểm ban đầu nằm trên cùng một đường thẳng thì giá trị của một tuyên bố tương tự sẽ xuất phát từ “thông báo liên tục”. Nó cũng xuất phát từ lý luận sau đây. Nếu A’, B’, C’ là hình chiếu của các điểm A, B, C lên trục tọa độ và a’, b’, c’ là tọa độ của chúng,

Tờ 26

tr. 24Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

24

với mọi n=1,2,3,…n=1, 2, 3, \dots Chứng minh rằng tất cả các dãy này đều có giới hạn và tìm nó.

thì tọa độ hình chiếu trọng tâm của các điểm A,B,CA, B, C lên trục này bằng trung bình số học của tọa độ hình chiếu của các điểm ban đầu, tức là a′+b′+c′3\frac{a' + b' + c'}{3}. (Cũng lưu ý rằng tọa độ hình chiếu của phần giữa của đoạn thẳng bằng tổng y với tọa độ của các hình chiếu của các đầu của đoạn thẳng.) Vì với ba điểm bất kỳ a,b,ca, b, c trên đường thẳng, chúng ta có thể chọn ba điểm trên mặt phẳng có hình chiếu là các điểm a,b,ca, b, c, nên từ tính hợp lệ của mệnh đề trên mặt phẳng, nó suy ra rằng nó đúng trên đường thẳng.

Bây giờ thật dễ dàng để đưa ra bằng chứng phân tích rằng số d=a+b+c3d = \frac{a + b + c}{3} là giới hạn chung của các dãy này. Để làm được điều này, rõ ràng là đủ để chỉ ra rằng ∣an−d∣=2∣an+1−d∣|a_n - d| = 2 |a_{n+1} - d|, ∣bn−d∣=2∣bn+1−d∣|b_n - d| = 2 |b_{n+1} - d|, ∣cn−d∣=2∣cn+1−d∣|c_n - d| = 2 |c_{n+1} - d| (với mỗi bước, các chuỗi sẽ tiến gần đến giới hạn gấp đôi).

Lưu ý rằng với mọi nn

an+1+bn+1+cn+1=bn+cn2+cn+an2+an+bn2=an+bn+cn.a_{n+1} + b_{n+1} + c_{n+1} = \frac{b_n + c_n}{2} + \frac{c_n + a_n}{2} + \frac{a_n + b_n}{2} = a_n + b_n + c_n.

Điều này cho thấy rằng d=an+bn+cn3d = \frac{a_n + b_n + c_n}{3} đối với mọi nn.

Chúng tôi có:

∣an−d∣=∣an−an+bn+cn3∣=∣2an−bn−cn3∣=∣bn+cn−2an3∣=2∣bn+cn2−an+bn+cn3∣=2∣an+1−d∣.|a_n - d| = \left| a_n - \frac{a_n + b_n + c_n}{3} \right| = \left| \frac{2a_n - b_n - c_n}{3} \right| = \left| \frac{b_n + c_n - 2a_n}{3} \right| = 2 \left| \frac{b_n + c_n}{2} - \frac{a_n + b_n + c_n}{3} \right| = 2 |a_{n+1} - d|.

Hai đẳng thức còn lại được kiểm tra theo cách tương tự.

Để kết luận, chúng tôi lưu ý những điều sau đây. Giá trị trung bình số học của các số, được coi là một phép toán, không có tính kết hợp (nghĩa là nói chung,

a+b2+c≠a+b+c2),\frac{a + b}{2} + c \neq \frac{a + b + c}{2}),

và trung bình số học của ba số, nói chung, không được biểu diễn dưới dạng tổ hợp hữu hạn của trung bình số học của các số này, lấy hai số cùng một lúc (chứng minh đi!). Tuy nhiên, như chúng ta đã thấy, bằng cách sử dụng phép chuyển đổi bắc cầu, trung bình số học của ba số có thể được biểu diễn thông qua trung bình số học của hai số. Các mối quan hệ giới hạn tương tự liên quan đến các số k+1k + 1 và kk đối với bất kỳ số nguyên k⩾2k \geqslant 2 nào.

I. Burmistroovich

M490. pp là số nguyên tố lẻ. Cho p−1p-1 số nguyên không chia hết cho pp. Chứng minh rằng bằng cách thay thế một số số này bằng số đối, bạn có thể nhận được p−1p-1 số nguyên có tổng chia hết cho pp.

Chúng ta sẽ viết a≡ba \equiv b nếu các số aa và bb cho cùng số dư khi chia cho pp (như đã biết, trong trường hợp này người ta nói rằng aa có thể so sánh với bb modulo pp - xem bài “So sánh và các loại dư lượng” ở «Kvant» số 10). Khi đó, hiển nhiên rằng nếu pp là số nguyên tố lẻ thì sẽ tồn tại một số nguyên ss, 0⩽2s<p−10 \leqslant 2s < p-1 sao cho 2s≡a1+⋯+ap−12s \equiv a_1 + \dots + a_{p-1} (hãy nghĩ kỹ điều này!).

Để chứng minh, chúng ta cần một bổ đề, vốn đã được xuất bản một lần vào năm «Kvant» («Kvant», 1971, số 8, trang 43):

Tờ 27

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

25

Bổ đề. Đặt dữ liệu rr là số của các số b1,b2,…,brb_1, b_2, \dots, b_r, không chia cho pp; 0<r<p0 < r < p, pp - đơn giản. Khi đó, từ những số này, có thể tạo ra ít nhất r+1r + 1 tổng bằng cách chia các số dư khác nhau khi chia cho pp (trong trường hợp này được phép lấy tổng của “tập hợp số trống”, được coi là bằng 0, tổng “từ một số hạng”, từ hai, …, từ tất cả rr số hạng).

Dưới đây chúng tôi sẽ chứng minh bổ đề này và bây giờ chúng tôi sẽ chỉ ra cách sử dụng nó để giải bài toán của chúng tôi.

Theo bổ đề, từ các số a1,…,ap−1a_1, \dots, a_{p-1} có thể hình thành ít nhất pp tổng có số dư khác nhau khi chia cho pp. Vì tổng các số dư khác nhau khi chia cho pp chính xác là pp phần: 0,1,…,p−10, 1, \dots, p - 1, nên trong số các tổng này có một tổng có số dư ss khi chia cho pp. Đặt tổng này ai1+⋯+aika_{i_1} + \dots + a_{i_k}; thì ai1+⋯+aik≡sa_{i_1} + \dots + a_{i_k} \equiv s. Bây giờ chúng ta hãy lấy tất cả các số khác không bao gồm các số hạng trong tổng ai1+⋯+aika_{i_1} + \dots + a_{i_k}; đặt những con số này là aj1,…,ajla_{j_1}, \dots, a_{j_l}. Vì a1+⋯+ap−1≡2sa_{1} + \dots + a_{p-1} \equiv 2s và ai1+⋯+aik≡sa_{i_1} + \dots + a_{i_k} \equiv s, chúng ta nhận được aj1+⋯+ajl≡sa_{j_1} + \dots + a_{j_l} \equiv s đó. Đảo ngược các số aj1,…,ajla_{j_1}, \dots, a_{j_l}, ta được số ai1+⋯+aik−aj1−⋯−ajla_{i_1} + \dots + a_{i_k} - a_{j_1} - \dots - a_{j_l}, có thể so sánh với 0 modulo pp, tức là chia hết cho pp.

Để hoàn thành lời giải bài toán chúng ta còn lại một bổ đề. Hãy làm điều này bằng quy nạp.

Với r=1r = 1 mệnh đề của bổ đề là hiển nhiên. Giả sử nó đúng với r=k<p−1r = k < p - 1 và sai với r=k+1r = k + 1, và chúng ta đi đến mâu thuẫn. Vì vậy, giả sử tổng của kk số hạng b1,b2,…,bkb_1, b_2, \dots, b_k khi chia cho pp k+1k + 1 các số dư khác nhau 0,s1,…,sk0, s_1, \dots, s_k. Sau đó, vì sau khi thêm bk+1b_{k+1} số lần và số hạng của các tổng của chúng không tăng nên tất cả các tổng 0+bk+1,s1+bk+1,…,sk+bk+10 + b_{k+1}, s_1 + b_{k+1}, \dots, s_k + b_{k+1} modulo pp đều có trong tập {0,s1,…,sk}\{0, s_1, \dots, s_k\}. Nói cách khác, nếu bạn thêm bk+1b_{k+1} vào bất kỳ phần tử nào của tập hợp này, bạn lại nhận được một phần tử của cùng một tập hợp. Như vậy, bộ này đã hoàn chỉnh và chứa các phần tử 0,bk+1,2bk+1,…,(p−1)bk+10, b_{k+1}, 2b_{k+1}, \dots, (p - 1)b_{k+1}. Nhưng rõ ràng là tất cả các phần tử này đều khác biệt (modulo pp): hiệu ibk+1−jbk+1=(i−j)bk+1ib_{k+1} - jb_{k+1} = (i - j)b_{k+1}, trong đó 0<i−j<p0 < i - j < p, không thể chia cho pp, vì pp là số nguyên tố. Điều này có nghĩa là tập hợp {0,s1,…,sk}\{0, s_1, \dots, s_k\} chứa tất cả các phần tử riêng biệt pp, mặc dù chúng tôi giả định rằng k+1<pk + 1 < p. Bổ đề đã được chứng minh.

F. Vayshtein,
V. Galperin

F498. Đường kính của một tấm kính hình trụ đơn sắc là dd, chiều cao là hh. Thân và đáy ly đều tốt như nhau. Nước được đổ vào ly. Ở mực nước nào khối ly tâm của cốc nước ở vị trí thấp nhất?

Dòng ly tâm của hệ thống chiếm vị trí thấp nhất khi nó ở mức nước trong kính. Thật vậy, nếu mực nước nằm dưới trọng tâm của hệ (điểm PP trong Hình 8, a), thì dòng ly tâm đi vào khi nước được thêm vào kính (trong trường hợp này, khối lượng được đặt ở dưới trọng tâm). Nếu mực nước nằm ở dòng ly tâm của hệ thống (Hình 8, 6) thì dòng ly tâm sẽ hạ xuống nếu nước nằm phía trên nó bị đổ ra khỏi ly.

Chúng ta hãy tìm vị trí của hệ ly tâm khi nó ở độ cao tối thiểu (Hình 9). Nếu hướng tâm của hệ (điểm PP) ở độ cao yy so với đáy ly thì hướng tâm của nước (điểm P1P_1) ở độ cao y/2y/2 tính từ đáy ly. Dòng ly tâm của kính bên (điểm P2P_2) ở độ cao h/2h/2, dòng ly tâm của đáy (điểm P3P_3) ở phía dưới. Chúng ta hãy biểu thị bằng m1m_1 khối lượng nước trong ly, bằng m2m_2 khối lượng của ly và m3m_3 khối lượng của đáy. Sau đó

(m1+m2+m3)y=m1y/2+m2h/2(m_1 + m_2 + m_3)y = m_1y/2 + m_2h/2

(thế năng (m1+m2+m3)(m_1 + m_2 + m_3) gy của hệ bằng

Tờ 28

tr. 26Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

26

trên tổng các thế năng của nước, thành kính và đáy: m1gv/2+m2gh/2+0m_1gv/2 + m_2gh/2 + 0.

Gọi ρ\rho là mật độ của nước, μ\mu là khối lượng của đơn vị mật độ và đáy. Sau đó m1=πd24yρm_1 = \frac{\pi d^2}{4} y\rho, m2=πdhμm_2 = \pi dh\mu, m3=πd24μm_3 = \frac{\pi d^2}{4} \mu.

Sử dụng các biểu thức này, chúng ta thu được từ (*) các phương trình sau cho yy:

y2dρ+μ(8h+2d)y−4h2μ=0.y^2d\rho + \mu (8h + 2d) y - 4h^2\mu = 0.

Phương trình này chỉ có một nghiệm dương

y=1dρ[μ2(4h+d)2+4h2μdρ−μ(4h+d)].y = \frac{1}{d\rho} \left[ \sqrt{\mu^2 (4h + d)^2 + 4h^2\mu d\rho} - \mu (4h + d) \right].

◆

Thiết bị này có thể đóng vai trò như một nhiệt kế nếu thể tích nước V1V_1 và V2V_2, cách nhau bởi một giọt thủy ngân, phụ thuộc vào nhiệt độ.

Trước tiên, chúng ta hãy xem xét liệu V1V_1 có phụ thuộc vào TT (và V2V_2 trên TT) hay không khi thiết bị được đặt theo chiều ngang. Nếu một giọt thủy ngân cân bằng ở nhiệt độ TT thì áp suất ở bên trái và bên phải của nó sẽ bằng nhau: p1=p2p_1 = p_2. Chúng ta hãy ký hiệu lần lượt là m1m_1 và m2m_2 khối lượng của nước ở bên trái và bên phải của giọt nước và μ\mu khối lượng mol của nước. Sau đó

p1=m1μV1RT,p2=m2μV2RT,p_1 = \frac{m_1}{\mu V_1} RT, \quad p_2 = \frac{m_2}{\mu V_2} RT,

vì vậy với p1=p2p_1 = p_2 chúng ta có:

m1V1=m2V2,\frac{m_1}{V_1} = \frac{m_2}{V_2}, hoặc V1V2=m1m2.\frac{V_1}{V_2} = \frac{m_1}{m_2}.

Chúng ta thấy rằng khi thiết bị được đặt theo chiều ngang, V1/V2V_1/V_2 không phụ thuộc vào TT. Tổng V1+V2V_1+V_2 cũng không đổi. Do đó, cả V1V_1 và V2V_2 đều không phụ thuộc vào nhiệt độ ∗^*). Thiết bị này không thể hoạt động như một nhiệt kế.

Khi thiết bị được đặt thẳng đứng, áp suất khi rơi phải cao hơn áp suất phía trên nó để thỏa mãn điều kiện sau:

p1s=p2s+mg,p_1s = p_2s + mg,

trong đó mm là khối lượng của giọt nước, ss là diện tích mặt cắt ngang của ống, p1p_1 và p2p_2 lần lượt là áp suất nước bên dưới và bên trên giọt nước. Thay thế vào (2) biểu thức (1) cho p1p_1 và p2p_2, ta thu được

m1V1−m2V2=mgμsRT.\frac{m_1}{V_1} - \frac{m_2}{V_2} = \frac{mg\mu}{sRT}.

Và vì V1+V2V_1+V_2 là const, nên trong trường hợp này cả V1V_1 và V2V_2 đều phụ thuộc vào nhiệt độ. Thiết bị có thể hoạt động như một nhiệt kế.

◆

Âm thanh do chuông phát ra truyền đi dưới dạng sóng hình cầu, tâm sóng chuyển động theo phương ngang với tốc độ gió ∣v⃗∣|\vec{v}|. Vì cường độ của âm thanh giảm dần khi bán kính của mặt sóng tăng lên, nên rõ ràng là người ta nghe thấy tiếng chuông lớn nhất tại điểm trên trái đất nơi âm thanh chạm tới, sau khi truyền đi một khoảng cách tối thiểu tính từ tâm sóng cầu. Đây là điểm mà sóng cầu chạm tới bề mặt trái đất. Vì thế

*) Trên thực tế, khi nhiệt độ thay đổi, thể tích của một giọt thủy ngân cũng thay đổi, dẫn đến thể tích V1V_1 và V2V_2 thay đổi. Tuy nhiên, vì thể tích của một giọt thủy ngân nhỏ hơn nhiều so với V1V_1 và V2V_2 nên có thể bỏ qua sự thay đổi này.

Tờ 30

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

28

A. Zvonkin

pi là gì?

Số π lần đầu tiên xuất hiện ở trường vào năm lớp 5 - trong sách giáo khoa “Matematika 5” (trang 59), nó được thảo luận trong sách giáo khoa “Hình học 8” (trang 118) và trong sách giáo khoa “Đại số và sự khởi đầu của phân tích 9” (trang 33). Tuy nhiên, không có bằng chứng nào về sự tồn tại của số π trong các sách giáo khoa này. Chúng tôi trình bày nó trong bài viết này.

Chiều dài của đoạn

Độ dài của một đoạn là khoảng cách giữa hai đầu của nó (“Hình học 6”, đoạn 7).

Trong thực tế, độ dài của các đoạn được đo bằng thiết bị đo - thước, thước dây, v.v. Phân tích lý thuyết của quá trình này dẫn đến một cấu trúc toán học gọi là quá trình đo và sóng xứng đáng có một thống kê riêng.

Nói tóm lại, quá trình đo lường như sau:

  1. một đoạn tùy ý được chọn - một đơn vị chiều dài;
  2. một đơn vị chiều dài được trì hoãn trong đoạn đo càng nhiều lần càng tốt;
  3. nếu đồng thời phần còn lại của đoạn đo được thì đơn vị chiều dài được chia thành các phần bằng nhau và phần kết quả của đơn vị được gửi vào phần còn lại;
  4. và vân vân.

Điều thú vị nhất ở đây nằm ở đoạn thứ tư. Hóa ra quá trình đo có thể kết thúc ở một số bước hữu hạn (trong trường hợp này, đoạn đo và đơn vị chiều dài được gọi là tương xứng) hoặc nó có thể tiếp tục vô thời hạn.

Do đó, ngay cả khi đo chiều dài của một đoạn, việc vượt qua giới hạn vẫn có thể xảy ra. Điều khá tự nhiên là chúng ta sẽ cần nó khi xác định chu vi. Trong trường hợp này, chúng ta sẽ giả định rằng chúng ta đã biết độ dài của một đoạn là bao nhiêu và do đó biết chu kỳ của một đa giác.

Người đọc có thể hỏi: Có thể đo chu vi của một hình tròn theo cách sau - quấn nó bằng sợi chỉ, sau đó cuộn sợi chỉ ra và gắn nó vào thước kẻ? Thật không may, việc biến phương pháp đo lường thực tế này thành một cấu trúc toán học chặt chẽ đòi hỏi những công cụ toán học khá phức tạp vượt ra ngoài phạm vi chương trình giảng dạy ở trường.

Định nghĩa xấu
đường tròn

Một định lý có thể đúng hoặc sai - một định nghĩa có thể không đúng hoặc sai. Một định nghĩa có thể chống lại bạn (nếu không có đối tượng nào thỏa mãn nó), sai (nếu nó không xác định được điều chúng ta mong muốn) và không thỏa mãn.

Bây giờ chúng tôi đưa ra một số định nghĩa về chu vi của một vòng tròn. Tất cả các định nghĩa sẽ được xây dựng theo cùng một sơ đồ: bằng cách này hay cách khác, một chuỗi (Πn) đa giác nội tiếp trong một đường tròn sẽ được chọn và độ dài của đường tròn sẽ được gọi là L=lim⁡n→∞PnL = \lim_{n \to \infty} P_n, trong đó PnP_n là chu vi của đa giác Πn\Pi_n. Các định nghĩa sẽ khác nhau theo các lựa chọn khác nhau theo tuần tự (Πn\Pi_n).

Trước tiên hãy đưa ra một số định nghĩa xấu.

“Trên giới hạn” 1. L=lim⁡n→∞PnL = \lim_{n \to \infty} P_n, trong đó (Πn\Pi_n) là sản phẩm

Tờ 31

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

29

Hình 1.

một dãy đa giác nội tiếp tự do.

Định nghĩa này không hề phù hợp chút nào. Ví dụ: nếu với tất cả nn thì đa giác Πn\Pi_n là cùng một hình vuông nội tiếp trong một hình tròn, thì (Pn)(P_n) là một dãy không đổi và theo chiều dài của hình tròn, chúng ta sẽ có chu vi của hình vuông nội tiếp. Nếu dãy (Πn)(\Pi_n) lần lượt chứa các hình vuông và hình tam giác đều thì dãy (Pn)(P_n) không có giới hạn (chứng minh!).

Chúng ta hãy biểu thị bằng φ(n)\varphi(n) số cạnh của đa giác Πn\Pi_n và bằng ψ(n)\psi(n) độ dài cạnh dài nhất của nó.

《Định nghĩa》2. L=lim⁡n→∞PnL = \lim_{n \to \infty} P_n, trong đó (Πn)(\Pi_n) là một chuỗi sao cho lim⁡n→∞φ(n)=+∞\lim_{n \to \infty} \varphi(n) = +\infty*).

Hóa ra định nghĩa này là phi oretic. Hình 1 cho thấy một chuỗi (Πn)(\Pi_n) thỏa mãn “định nghĩa” 2 và sao cho lim⁡n→∞Pn\lim_{n \to \infty} P_n không phải là thứ mà chúng ta muốn coi là chu vi. Cũng không khó để xây dựng một ví dụ về dãy (Πn)(\Pi_n) thỏa mãn “định nghĩa”*

*) Tức là φ(n)\varphi(n) tiêu chuẩn càng lớn càng tốt.

Hình 2.

2, trong đó lim⁡n→∞Pn\lim_{n \to \infty} P_n không tồn tại (hãy xây dựng nó!).

《Định nghĩa》3. L=lim⁡n→∞PnL = \lim_{n \to \infty} P_n, trong đó (Πn)(\Pi_n) là một chuỗi sao cho lim⁡n→∞φ(n)=+∞\lim_{n \to \infty} \varphi(n) = +\infty và lim⁡n→∞ψ(n)=0\lim_{n \to \infty} \psi(n) = 0.

Thật không may, tùy chọn này cũng không phù hợp. Hình 2 thể hiện một chuỗi (Πn)(\Pi_n) thỏa mãn “định nghĩa” 3 và sao cho lim⁡n→∞Pn=0\lim_{n \to \infty} P_n = 0. Như trong “định nghĩa” 1, 2, thật dễ dàng để xây dựng một (Πn)(\Pi_n) sao cho lim⁡n→∞Pn\lim_{n \to \infty} P_n không tồn tại.

Những định nghĩa hay
đường tròn

Định nghĩa 4. L=lim⁡n→∞PnL = \lim_{n \to \infty} P_n, trong đó (Πn)(\Pi_n) là một dãy sao cho mọi nn tâm của đường tròn nằm bên trong Πn\Pi_n và lim⁡n→∞φ(n)=+∞\lim_{n \to \infty} \varphi(n) = +\infty, lim⁡n→∞ψ(n)=0\lim_{n \to \infty} \psi(n) = 0.

Có thể chứng minh rằng với mọi (Πn)(\Pi_n) thỏa mãn “định nghĩa” 4, lim⁡n→∞Pn\lim_{n \to \infty} P_n đều tồn tại và nó không phụ thuộc vào việc chọn chuỗi ban đầu (Πn)(\Pi_n). Tuy nhiên, điều này rất khó chứng minh. Do đó định nghĩa 4 là bất tiện. Ngoài ra, nó không rõ ràng: có rất nhiều yêu cầu không đồng nhất trong đó.

Tờ 32

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

30

Định nghĩa 5. L=lim⁡n→∞PnL = \lim_{n \to \infty} P_n, trong đó Πn\Pi_n là một nội tiếp nn-gon thông thường (xem “Đại số và sự khởi đầu của phân tích 9”, đoạn 33).

Không giống như định nghĩa 1-3, trong trường hợp này tồn tại giới hạn thực. Hãy chứng minh điều đó.

Định lý. Trình tự (Pn)(P_n) trả về và bị giới hạn.

Chúng ta sẽ chia chứng minh thành một số bước mà chúng ta sẽ trình bày dưới dạng bài toán. Với lời giải của chúng, điều quan trọng là không sử dụng phép đo lượng giác, vì định nghĩa của hàm lượng giác dựa trên khái niệm chu vi.

Nhiệm vụ 1.

  1. Các tam giác vuông ABCABC và ADCADC có chung một hình vuông ACAC và BAC<DACBAC < DAC. Chứng minh rằng ∣AB∣<∣AD∣|AB| < |AD|.

  2. Đối với các tam giác vuông, ABCABC và A1B1C1A_1B_1C_1 có các cạnh huyền ABAB và A1B1A_1B_1 bằng nhau và BAC<B1A1C1BAC < B_1A_1C_1. Chứng minh rằng ∣A1C1∣<∣AC∣|A_1C_1| < |AC|.

  3. Góc nhọn ở tâm AOBAOB được chia theo bán kính OM1,OM2,…,OMk−1OM_1, OM_2, \dots, OM_{k-1} thành kk phần bằng nhau (Hình 3). Điểm CC là hình chiếu của điểm AA lên [OB][OB], điểm NiN_i là hình chiếu của điểm MiM_i lên [AC][AC] (i=1,2,…,k−1i = 1, 2, \dots, k - 1). Chứng minh rằng ∣AN1∣<∣N1N2∣<⋯<∣Nk−1C∣|AN_1| < |N_1N_2| < \dots < |N_{k-1}C|.

  4. Chứng minh rằng Pn+1>PnP_{n+1} > P_n.

  5. Chứng minh rằng nếu một đa giác lồi nằm bên trong một đa giác khác thì chu vi bên trong nhỏ hơn chu vi bên ngoài. Chứng minh rằng không có điều kiện lồi thì phát biểu này sai.

Vì vậy, dãy (Pn)(P_n) trả về (bài toán 4) và bị chặn (đối với bất kỳ nn nào, chu vi PnP_n nhỏ hơn chu vi của hình vuông được mô tả - bài toán 5). Theo định lý Weierstrass*) nó có giới hạn. Điều này có nghĩa là Định nghĩa 5 đúng: mỗi vòng tròn có một độ dài (duy nhất).

số π

Chúng ta hãy biểu thị chiều dài của hình tròn bằng LL, đường kính của nó bằng dd, bán kính bằng rr và chiều dài cạnh của một hình tròn nội tiếp nn-gon bằng ana_n.

Định lý. Mối quan hệ Ld\frac{L}{d} giống nhau cho tất cả các vòng tròn.

Từ

Ld=lim⁡n→∞Pnd=lim⁡n→∞nan2r=12lim⁡n→∞(anr),\frac{L}{d} = \lim_{n \to \infty} \frac{P_n}{d} = \lim_{n \to \infty} \frac{na_n}{2r} = \frac{1}{2} \lim_{n \to \infty} \left( \frac{a_n}{r} \right),

chỉ cần chứng minh rằng hệ thức anr\frac{a_n}{r} là như nhau cho tất cả các đường tròn và điều này xuất phát từ sự giống nhau của các tam giác được hiển thị trong Hình 4.

Chính tỷ lệ giữa chu vi và đường kính thường được biểu thị bằng chữ π trong tiếng Hy Lạp.

Chữ π là chữ cái đầu tiên của từ Hy Lạp περιphera (“vòng tròn”). Ký hiệu này lần đầu tiên được sử dụng vào năm 1706 bởi nhà toán học người Anh W. Jones, nhưng nó được chấp nhận rộng rãi sau khi L. Euler bắt đầu sử dụng nó một cách có hệ thống (bắt đầu từ năm 1736).

*) “Đại số và nguyên lý giải tích 9”, đoạn 32.

Hình 3.

Hình 4.

Tờ 33

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

31

Những định nghĩa hay khác

Tất nhiên, định nghĩa 5 không phải là định nghĩa duy nhất. Định nghĩa 4 cung cấp một lựa chọn tương đương. Chúng ta hãy cho thêm một vài.

Về giới hạn 6. Đặt Δn\Delta_n là một đường tròn ngoại tiếp nn-gon, QnQ_n chu vi của nó; chu vi được gọi là lim⁡n→∞Qn\lim_{n \to \infty} Q_n.

Trình tự (Qn)(Q_n) tất nhiên là giảm dần.

Về giới hạn 7. Độ dài của hình tròn là số lim⁡n→∞P2n\lim_{n \to \infty} P_2^n: giả sử dãy chu vi của các hình 2n2^n-giác nội tiếp đều (Π22\Pi_{2^2} là hình vuông nội tiếp, Π23\Pi_{2^3} là hình bát giác nội tiếp đều, v.v.).

Trong trường hợp này, sự đơn điệu của chuỗi tham số là rất rõ ràng; tuy nhiên, bản thân định nghĩa này khá giả tạo - không rõ 2n2^n đến từ đâu, liệu có đạt được giới hạn tương tự cho Π3n\Pi_{3^n} hay không.

Đứng ngoài

Về giới hạn 8. Chu vi của một hình tròn là một số lớn hơn chu vi của một đa giác nội tiếp bất kỳ và nhỏ hơn chu vi của một đa giác ngoại tiếp bất kỳ.

Đây là một định nghĩa rất tốt. Thật không may, bằng chứng về sự tồn tại của một con số như vậy lại dựa trên một định lý không có trong môn toán ở trường. Tuy nhiên, giả sử rằng nó tồn tại thì nó là điều duy nhất có thể được chứng minh.

Định nghĩa chỉ là bước đầu tiên. Tiếp theo, chúng ta cần xem xét các cách tính số nn, các thuộc tính của nó - nhưng vấn đề này cần được thảo luận riêng.

Bạn có thể đọc rất nhiều điều thú vị về con số nn trong cuốn sách của F. Campan “Lịch sử của con số nn” (M., “Nauka”, 1971).

Bài toán
của chúng tôi
độc giả

  1. Chứng minh rằng số 24613377+77246133+13377246246^{133}77 + 77^{246}133 + 133^{77}246 chia hết cho 190.

  2. Tìm hai chữ số cuối của số 220002^{2000}.
    A. Pulyaev
    (Donetsk)

  3. Chứng minh rằng số 534m−224n+25^{34}m - 2^{24}n + 2 chia hết cho 11 với mọi số tự nhiên mm và nn.
    S. Mayzus
    (Zaporozh)

  4. Chứng minh rằng với n⩾2n \geqslant 2, l=0,1,…,2n−2l=0, 1, \dots, 2n-2

∑k=12n(−1)ksin⁡2kπ2n+1×cos⁡lkπ2n+1=0.\sum_{k=1}^{2n} (-1)^k \sin^2 \frac{k\pi}{2n+1} \times \cos^l \frac{k\pi}{2n+1} = 0.

M. Levin
(Tallin)

  1. Diện tích của tam giác là SS. Tìm giá trị nhỏ nhất của độ dài a) cạnh dài nhất;
    b) mặt giữa.
    A. Halamaier
    (Moscow)

  2. Cho một hình tròn và các điểm AA và BB trên đó. Trên dây ABAB, làm cơ sở, một tam giác đều được dựng với đỉnh của nó nằm trên cung lớn hơn trong hai cung chắn với cạnh này, v.v. Chứng minh rằng các tam giác đều này ngày càng có hình dạng gần giống với một tam giác đều.

E. Yasinovy
(Kuibyshev)

  1. Giải phương trình

1x+y+z=0,0xyz.\frac{1}{x+y+z} = 0, 0xyz.

I. Mikhalkovich
(Vùng Minsk)

Tờ 34

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

32

Dưới đây chúng tôi xuất bản hai ghi chú về dao động điều hòa. Dao động điều hòa được học ở đầu lớp 10 trong các bài học toán (“Đại số và phần đầu phân tích 10,” § 16). Nhưng chúng thú vị không chỉ từ quan điểm toán học - chúng ta thường gặp chúng trong nhiều quá trình khác nhau trong tự nhiên và công nghệ - không phải vô cớ mà dao động điều hòa được nghiên cứu trong các bài học vật lý (“Vật lý 10”, § 5, 6), đặc biệt, trong chủ đề dòng điện biến thiên. Đây là chủ đề được dành riêng cho việc này. Chúng cũng được thống nhất bởi nội dung toán học: cả hai đều dựa đáng kể vào cái gọi là sơ đồ vectơ của dao động điều hòa.

J. Rabb

Bạn có biết điều đó không?
220 волт127 волт≈3?\frac{220 \text{ волт}}{127 \text{ волт}} \approx \sqrt{3}?

Như bạn đã biết, trong mạng AC, điện áp là 220 hoặc 127 volt. Hóa ra tỷ lệ 220 trên 127 chính xác là 3\sqrt{3}. Bạn có thể dễ dàng xác minh điều này bằng cách chia 220 cho 127 bằng một “cột” và so sánh kết quả thu được 1,7322… với giá trị của số 3\sqrt{3} lấy từ các bảng: 1,7321…

Phòng vật lý của trường có điện áp 380 hoặc 220 volt. Nếu chúng ta thực hiện phép chia trong trường hợp này, chúng ta lại thu được
380:220≈1,73≈3.380:220 \approx 1,73 \approx \sqrt{3}.

Có nghe được không?

Toán học sẽ giúp chúng ta tìm ra điều này, hay chính xác hơn là kết quả các bài tập 69, 70 trong SGK “Đại số và Giải tích cơ bản 10”. Chúng ta hãy nhớ lại các khái niệm và kết quả chúng ta cần:

a) Cho điểm P(t)P(t) di chuyển dọc theo đường tròn bán kính AA ngược chiều kim đồng hồ sao cho vectơ OP⃗(t)\vec{OP}(t) quay đều quanh gốc OO, đi qua ω\omega radian (ω>0\omega > 0) trên một đơn vị thời gian. Sau đó, hình chiếu của điểm P(t)P(t) lên trục hoành thực hiện dao động điều hòa với tần số ω\omega và biên độ AA. Giả sử tại thời điểm ban đầu t=0t = 0 vectơ OP⃗(0)\vec{OP}(0) tạo một góc φ\varphi (φ∈[0;2π]\varphi \in [0; 2\pi]) với hướng dương của trục Ox⃗\vec{Ox}. Rõ ràng là một vectơ

OP⃗(0)\vec{OP}(0) xác định biên độ của A=∣OP⃗∣A = |\vec{OP}| và pha ban đầu của φ=OP⃗(0)\varphi = \vec{OP}(0); Ox⃗\vec{Ox} rung động hài hòa. Vectơ này được gọi là đường kính vectơ của dao động điều hòa.

  1. Tổng hai dao động điều hòa cùng tần số là một dao động điều hòa cùng tần số. Biểu đồ vectơ của tổng hai dao động điều hòa (Hình 1) bằng tổng sơ đồ vectơ của các dao động này *). Tương tự cho sự khác biệt (Hình 2).

Bây giờ chúng ta hãy quay trở lại văn phòng vật lý của chúng ta. Có 4 thiết bị đầu cuối trên bảng phân phối: ba “pha” và “không”. Điện áp được cung cấp cho họ từ máy phát điện ba pha. Chúng tôi sẽ không tập trung vào hoạt động của máy phát điện ba pha **), mà chỉ tập trung vào thực tế tuyệt vời trong tiêu đề ghi chú của chúng tôi bằng cách sử dụng sơ đồ vectơ.

Sự phụ thuộc thời gian của điện áp giữa ba “pha” và “không” là một dao động điều hòa. Ba rung động này có một

*) Xem “Đại số và sự khởi đầu của phân tích 10”, đoạn 82, ví dụ. 69, 70 và «Kvant», 1976, số 11, tr. 44. Xem thêm Vật lý 10, § 26.
**) Điều này được mô tả trong ghi chú của A. Zemlykov và V. Orlov (tr. 33).

Tờ 35

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

33

và cùng tần số ω\omega và biên độ AA, nhưng khác nhau về pha đến mức các đầu của biểu đồ vectơ của chúng tạo thành một tam giác đều (xem △P1P2P3\triangle P_1P_2P_3 trong Hình 3).

Điện áp giữa hai “pha” (ví dụ, giữa pha thứ nhất và pha thứ hai) cũng là một dao động điều hòa. Nó bằng độ chênh lệch giữa các dao động điều hòa tương ứng với các pha này. Do đó, sơ đồ vectơ của nó là sự khác biệt giữa sơ đồ vectơ OP→1\overrightarrow{OP}_1 và OP→2\overrightarrow{OP}_2 (Hình 3). Điều này có nghĩa là biên độ A12A_{12} của hướng này bằng độ dài cạnh của một tam giác đều P1P2P3P_1P_2P_3. Biên độ A10A_{10} của hướng giữa “pha” (giả sử đầu tiên) và “không” là độ dài của vectơ OP→1\overrightarrow{OP}_1, tức là 23\frac{2}{3} chiều cao của tam giác đều P1P2P3P_1P_2P_3.

Do đó tỉ số của biên độ A12A_{12} đến A10A_{10} bằng tỉ số

220127 равно 3 только при 6 и жено. Отсюда вытекает, что если первое направление в цепи равно в точности 220 В, то второе равно 127 В, а 2203 В. В результате же сети случайные отклонения направления все равно преосходят ∣220127−3∣.\frac{220}{127} \text{ равно } \sqrt{3} \text{ только при } 6 \text{ и жено. Отсюда вытекает, что если первое направление в цепи равно в точности } 220 \text{ В, то второе равно } 127 \text{ В, а } \frac{220}{\sqrt{3}} \text{ В. В результате же сети случайные отклонения направления все равно преосходят } \left| \frac{220}{127} - \sqrt{3} \right|.

A. Zemlyakov, B. Orlov

Dòng điện ba pha

Máy phát điện công nghiệp (ví dụ: máy được lắp đặt tại các nhà máy thủy điện) thực sự không chỉ cung cấp dòng điện xoay chiều (tức là dòng điện thay đổi theo định luật điều hòa i(t)=Acos⁡(ωt+φ)i(t) = A \cos(\omega t + \varphi)), mà còn cung cấp dòng điện có ba pha. Trong phần đầu tiên của ghi chú, chúng ta sẽ thảo luận về cách tạo ra dòng điện “ba pha” như vậy và trong phần thứ hai, tại sao nó phù hợp để sử dụng trong động cơ điện. Như trong lưu ý trước, ví dụ toán học tương tự đóng vai trò quyết định ở đây: việc bổ sung các sơ đồ vectơ của dao động điều hòa.

  1. Máy phát điện

Nếu khung dây quay đều trong từ trường đều thì dòng cảm ứng từ qua khung dây thay đổi theo quy luật điều hòa:

Φ(t)=(B⃗⋅n⃗)⋅S=BScos⁡ωt,\Phi(t) = (\vec{B} \cdot \vec{n}) \cdot S = BS \cos \omega t,

trong đó B⃗\vec{B} là vectơ cảm ứng từ, SS là diện tích được giới hạn bởi khung,

Tờ 36

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

34

Hình 1.

Hình 2.

Hình 3.

n⃗\vec{n} là chuẩn đơn vị cho mặt phẳng của khung, khung quay với vận tốc góc ω\omega và tại thời điểm tt tạo thành một góc ωt\omega t với vectơ B⃗\vec{B}; chúng tôi tin rằng trục quay của khung vuông góc với vectơ B⃗\vec{B} (Hình 1). Do tác dụng của lực Lorentz, các điện tích tự do chuyển động trong từ trường cùng với khung bắt đầu chuyển động dọc theo các dây dẫn của khung, trong đó lực điện động cảm ứng sẽ xuất hiện bằng

e=−Φ′(t)=ωBSsin⁡ωt.e = -\Phi'(t) = \omega BS \sin \omega t.

Điện áp giữa hai đầu khung cũng sẽ thay đổi theo quy luật điều hòa và theo mạch kín sẽ xuất hiện dòng điện xoay chiều:

i(t)=Icos⁡(ωt+φ).i(t) = I \cos(\omega t + \varphi).

Đây là mô hình đơn giản nhất của máy phát điện (xem Vật lý 10, § 21).

Trong các máy phát điện công nghiệp, không phải khung quay mà là từ trường và EMF được tạo ra trong một cuộn dây đứng yên và trên thực tế là trong ba cuộn dây giống hệt nhau nằm ở một góc 120∘120^\circ với nhau (Hình 2). Điều này dẫn đến thực tế là các dao động điện sinh ra lệch pha với nhau 2π/32\pi/3 - ở bên phải, đối với lực điện động cảm ứng, chúng ta có thể viết:

e1=sin⁡ωt,e_1 = \sin \omega t,
e2=sin⁡(ωt+2π3),e_2 = \sin \left(\omega t + \frac{2\pi}{3}\right),
e3=sin⁡(ωt+4π3)e_3 = \sin \left(\omega t + \frac{4\pi}{3}\right)

(giải thích). Hệ thống dòng điện tương ứng được gọi là ba pha; nó được đề xuất vào năm 1888 bởi kỹ sư điện người Nga M. O. Dolivo-Dobrovolsky và hiện được sử dụng trên toàn thế giới. Tại sao cần có hệ thống dòng điện ba pha? Những lợi ích là gì?

Trước hết, chúng tôi sẽ giải thích cách kết nối tải với máy phát ba pha. Nếu các tải bằng nhau được nối vào tất cả các cuộn dây này (Hình 3a), thì biên độ dòng điện trong cả ba mạch sẽ như nhau

Tờ 37

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

35

và tương tự:

i1=Icos⁡(ωt+φ),i_1 = I \cos(\omega t + \varphi),
i2=Icos⁡(ωt+φ+2π3),i_2 = I \cos(\omega t + \varphi + \frac{2\pi}{3}),
i3=Icos⁡(ωt+φ+4π3).i_3 = I \cos(\omega t + \varphi + \frac{4\pi}{3}).

Cộng các dao động điều hòa này bằng sơ đồ vectơ *) (Hình 4), chúng ta thu được: i1+i2+i3=0i_1 + i_2 + i_3 = 0. Do đó, nếu các dây XX, YY và ZZ được kết hợp thành một dây (như trong Hình 36), thì dòng điện trong đó sẽ bằng 0! Đây chính xác là cách dòng điện được truyền từ máy phát điện ba pha - dọc theo các đường AA, BB, CC và qua dây trung tính 0. Với tải đối xứng (như trên), không cần dây trung tính, nhưng nếu đoạn không đối xứng, chẳng hạn như trong mạng chiếu sáng trong nhà (Hình 5), thì một “sự bù” nhỏ sẽ xuất hiện trong dòng điện dây trung tính

Ưu điểm chính mà hệ thống dòng điện ba pha mang lại là tính đơn giản của động cơ điện ba pha, nguyên tắc hoạt động mà bây giờ chúng ta sẽ xem xét.

  1. Động cơ AC

Cho dòng điện xoay chiều có tần số ω\omega chạy qua cuộn dây LL. Sau đó, nó tạo ra một từ trường xen kẽ làm cho trục cuộn dây LL (Hình 6) gần như đều và hướng dọc theo nn, đồng thời cảm ứng trường cũng thay đổi theo định luật điều hòa nên vectơ cảm ứng có thể được viết dưới dạng

B⃗=Bcos⁡ωt⋅n⃗.\vec{B} = B \cos \omega t \cdot \vec{n}.

Nếu bạn đặt một khung kim loại kín KK gần trục nn với trục quay vuông góc với nn (Hình 6), thì một dòng điện cảm ứng sẽ xuất hiện trong khung và lực Ampe sẽ tác dụng lên nó (“Vật lý 9”, đoạn 120),

*) Xem “Vật lý 10”, § 26; “Đại số và sự khởi đầu của phân tích 10”, đoạn 82, ví dụ. 69-70; «Kvant», 1976, số 11, nghệ thuật. “Bổ sung các rung động hài hòa.”

Tờ 38

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

36

hướng vuông góc với dòng điện định hướng và vectơ B⃗\vec{B}. Các lực này tạo ra một mô-men xoắn làm khung quay quanh trục của nó. Tuy nhiên, ở vị trí khung vuông góc với trục nn thì mômen xoắn này bằng 0; Để bắt đầu quay, cần phải tháo khung ra khỏi vị trí này - sử dụng khung được tính toán sẽ đi qua vị trí này theo quán tính, tuy không đều nhưng nó sẽ quay. Đây là nguyên lý hoạt động của động cơ điện xoay chiều một pha.

Hóa ra là nếu một dòng điện ba pha được nối với các cuộn dây nằm ở một góc 120∘120^\circ với nhau, như trong Hình 7, thì từ trường sẽ liếm giao điểm 0 của trục đối xứng của các cuộn dây có độ lớn không đổi và sẽ quay đều với vận tốc góc ω\omega.

Để chứng minh điều này, chúng ta tìm tổng B⃗=B⃗1+B⃗2+B⃗3\vec{B} = \vec{B}_1 + \vec{B}_2 + \vec{B}_3 của vectơ cảm ứng từ được tạo ra bởi dòng điện trong cuộn dây AX,BY,CZAX, BY, CZ:

B⃗1=Bcos⁡ωt⋅n⃗1,\vec{B}_1 = B \cos \omega t \cdot \vec{n}_1,
B⃗2=Bcos⁡(ωt+2π3)⋅n⃗2,\vec{B}_2 = B \cos \left( \omega t + \frac{2\pi}{3} \right) \cdot \vec{n}_2,
B⃗3=Bcos⁡(ωt+4π3)⋅n⃗3,\vec{B}_3 = B \cos \left( \omega t + \frac{4\pi}{3} \right) \cdot \vec{n}_3,

trong đó n⃗i\vec{n}_i là đơn vị tương ứng bình thường. Hãy giới thiệu hệ tọa độ trên mặt phẳng đi qua trục của các cuộn dây, hướng trục OxOx dọc theo vectơ n⃗1\vec{n}_1; tọa độ của các vectơ n⃗2\vec{n}_2 trong hệ thống này sẽ là (xem Hình 8)

n⃗1=(1;0),\vec{n}_1 = (1; 0),
n⃗2=(−12;−32),\vec{n}_2 = \left( -\frac{1}{2}; -\frac{\sqrt{3}}{2} \right),
n⃗3=(−12;32).\vec{n}_3 = \left( -\frac{1}{2}; \frac{\sqrt{3}}{2} \right).

Sử dụng công thức cho vectơ B⃗i\vec{B}_i, các tổng B⃗1+B⃗2+B⃗3=B⃗\vec{B}_1 + \vec{B}_2 + \vec{B}_3 = \vec{B} được tìm thấy từ đây:

Bx=Bcos⁡ωt−12Bcos⁡(ωt+2π3)−12Bcos⁡(ωt+4π3),B_x = B \cos \omega t - \frac{1}{2} B \cos \left( \omega t + \frac{2\pi}{3} \right) - \frac{1}{2} B \cos \left( \omega t + \frac{4\pi}{3} \right),

Tờ 39

tr. 37Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

37

By=−32cos⁡(ωt+2π3)+32cos⁡(ωt+4π3).B_y = -\frac{\sqrt{3}}{2} \cos \left( \omega t + \frac{2\pi}{3} \right) + \frac{\sqrt{3}}{2} \cos \left( \omega t + \frac{4\pi}{3} \right).

Cộng các dao động điều hòa được viết ở vế phải của các công thức này bằng sơ đồ vectơ (Hình 9), chúng ta thu được:

Bx=32Bcos⁡ωt,B_x = \frac{3}{2} B \cos \omega t,

By=32Bcos⁡(ωt−π2)=32Bsin⁡ωt.B_y = \frac{3}{2} B \cos \left( \omega t - \frac{\pi}{2} \right) = \frac{3}{2} B \sin \omega t.

Kể từ đây,

B⃗=(Bx;By)=(32Bcos⁡ωt;32Bsin⁡ωt),\vec{B} = \left( B_x; B_y \right) = \left( \frac{3}{2} B \cos \omega t; \frac{3}{2} B \sin \omega t \right),

tức là vectơ cảm ứng từ của trường tổng có chiều dài 3B/23B/2 và quay đều với vận tốc góc ω\omega.

Nếu bạn đặt một khung kim loại kín (tortor) trong trường quay này trên một trục hướng dọc theo trục mà vectơ cảm ứng từ của trường tổng quay, thì dòng cảm ứng từ qua khung sẽ thay đổi và một dòng điện cảm ứng sẽ xuất hiện trong khung. Các lực Ampe xuất hiện tạo ra một mômen quay, có thể dễ dàng nhận thấy, sử dụng quy tắc Lenz (“Vật lý 9”, đoạn 125), luôn tăng tốc hệ quy chiếu theo hướng quay của từ trường. Khi tốc độ quay của khung tiến tới tốc độ quay của trường thì mômen của các lực tác dụng lên khung giảm đi (giải thích). Khi hình xuyến đạt vận tốc góc

Excadron hoạt động

Một nhóm hiệp sĩ được đặt trên một bàn cờ vô hạn được gọi là phi đội nếu các hiệp sĩ của nhóm này có thể liên tiếp thực hiện vô số nước đi sao cho sau mỗi nước đi, mỗi người trong số họ được bảo vệ bởi ít nhất một hiệp sĩ của cùng một nhóm. Rõ ràng, một đội quân không thể có ít hơn ba con ngựa. Trên thực tế, trong đội, ngoài hiệp sĩ ra nước còn phải có hiệp sĩ bảo vệ trước khi ra nước và sau khi ra quân. Chúng ta hãy nhớ rằng một quân cờ thay đổi màu của ô mà nó chiếm trong khi di chuyển; Có thể lập luận rằng cả hai chức năng được đề cập đều không thể được thực hiện bởi một hiệp sĩ. Một đội được kích hoạt nếu khi di chuyển trên bàn cờ, đội đó có thể chiếm giữ một trong các quân mã của mình trên bất kỳ ô vuông nào được xác định trước. Tìm excadron hoạt động tối thiểu.

V. Chvanov

Tờ 40

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

38

Nhiệm vụ

  1. a) Chứng minh rằng nếu cộng số đó vào một số tùy ý có số lẻ các chữ số thì số đó sẽ chia cho 11.
  1. Chứng minh rằng nếu bạn thêm vào một số tùy ý một số có cùng chữ số nhưng theo thứ tự ngược lại thì số đó cũng sẽ chia cho mười một.
  1. Với số tự nhiên nào nn thì số n4+n2+1n^4+n^2+1 là số nguyên tố?

  2. Bảy học sinh quyết định đi thăm bảy rạp chiếu phim vào ngày chủ nhật. Mỗi rạp chiếu phim có tám buổi. Ở các rạp chiếu phim khác nhau, buổi chiếu bắt đầu cùng một lúc. Đối với mỗi buổi chiếu, sáu học sinh đi cùng nhau và đứa thứ bảy (không nhất thiết phải giống nhau) đi đến một rạp khác. Đến tối, từng học sinh đi thăm từng rạp chiếu phim. Chứng minh rằng trong mỗi rạp chiếu phim có một buổi chiếu mà không có học sinh nào tham dự.

  3. Nói chuyện với khách vào cuối năm 1975, ông chủ nói đùa rằng người ta thường không thích nói ra tuổi của mình.

— Ví dụ, khi được hỏi về tuổi, tôi sẽ nói rằng tuổi của tôi là ước số của năm sinh của tôi.

Một trong những vị khách nói: “Mặc dù tôi trẻ hơn nhiều, nhưng tôi có thể nói như vậy về tuổi của mình”.

Họ còn phát hiện ra rằng con trai của người chủ có thể đã nói điều tương tự về bản thân ông vào năm 1961, và một trong những đứa cháu, người vừa mới nhận được một chức vụ, vào năm 1963. Nhưng người cha quá cố của người chủ cũng có thể đã nói điều tương tự về bản thân ông vào năm 1962.

Những người này sinh vào năm nào?

Tờ 41

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

39

V. Kasatkin

Giao tiếp Anya

Nguyên nhân của câu chuyện này là do báo cáo mà Anya Shakhovskaya đưa ra tại buổi họp mặt truyền thống “Học viện Khoa học Nhỏ” của học sinh Crimea vào mùa hè vừa qua. Anya sống ở làng Nauchny gần Bakhchisarai. Bây giờ cô ấy đang học lớp tám. Anya nhỏ hơn Học viện Nhỏ một tuổi - năm nay cô tròn 14 tuổi.

Một mùa hè nọ, khi Anya đang ở trại du lịch, cô được giao nhiệm vụ phát đồ ăn cho khách du lịch.

“Hãy đảm bảo rằng bạn không mắc sai lầm, tính toán mọi thứ một cách chính xác,” người chỉ huy trại nhắc nhở cô, “chúng tôi không có máy tính”.

  • Đừng lo, tôi sẽ nghĩ ra cách nào đó.

Và Anya nảy ra một ý tưởng. Tại một cửa hàng gần đó, cô đã đập vỡ được một chiếc cân và một số quả cân.

Buổi sáng, mọi người chạy đến xem Anya thả kruta cho khách du lịch.

Thật không may, Anya chỉ tìm được 5 quả cân - nặng 1 g, 3 g, 9 g, 27 g và 81 g. Tuy nhiên, Anya dường như không gặp bất kỳ khó khăn nào. Cô khéo léo đặt chiếc Griri lên chiếc cân trống hoặc trên chiếc bát có túi đựng đồ nguội. Đồng thời, thoạt nhìn cô ấy đã đưa ra một số ghi chú khó hiểu. Thả ra 35 g mát, cô viết: 1101; sau khi cân được 52 g thì xuất hiện: 11011; ở dòng tiếp theo cô ấy viết 11101 và nói:

– Thế là xong, tôi đã cân 100 gram cuối cùng. Công việc đã kết thúc.

Sau đó, cô chọn một chiếc bàn tính có thiết kế không thể dạy được và nhìn vào những ghi chú mình đã viết và bắt đầu nhanh chóng làm việc với chúng. Đó là một sự trưởng thành tuyệt vời.

Vài phút sau, Anya tính toán xong, hài lòng nhận xét:

  • Mọi thứ đều chính xác, không một sai sót nào.

Nhiều nhà phê bình muốn hiểu Anya hoạt động như thế nào. Theo yêu cầu của họ, cô nói:

Chúng ta đã quen với thực tế là trong bất kỳ hệ thống số nào chúng ta sử dụng

Tờ 42

tr. 40Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

40

Chỉ sử dụng số nguyên dương (và số 0). Tuy nhiên, có thể tưởng tượng một hệ thống số trong đó các số nguyên âm cũng sẽ được sử dụng làm số. Vì khối lượng của các quả cân mà tôi sử dụng là lũy thừa của ba nên tôi sẽ nhớ đến cái gọi là hệ ba cân bằng.

Cơ sở của hệ thống là số 3, các ký hiệu được sử dụng làm số là: 1, 0 và 1ˉ\bar{1} (đọc: “một với một dòng”). Những ghi chú tôi viết là những con số trong hệ thống này. Đây là cách hiểu chúng:

1101ˉ=1⋅33+1⋅32+0⋅31−1⋅30=35,110\bar{1} = 1 \cdot 3^3 + 1 \cdot 3^2 + 0 \cdot 3^1 - 1 \cdot 3^0 = 35,
11ˉ01ˉ=1⋅34−1⋅33+0⋅32−1⋅31+1\bar{1}0\bar{1} = 1 \cdot 3^4 - 1 \cdot 3^3 + 0 \cdot 3^2 - 1 \cdot 3^1 +
+1⋅30=52,+ 1 \cdot 3^0 = 52,
111ˉ01=1⋅34+1⋅33−1⋅32+0⋅31+11\bar{1}01 = 1 \cdot 3^4 + 1 \cdot 3^3 - 1 \cdot 3^2 + 0 \cdot 3^1 +
+1⋅30=100.+ 1 \cdot 3^0 = 100.

Nếu tôi đặt một quả cân lên một cái bát có cân lớn thì khối lượng của nó bị trừ đi và khi ghi, tôi ghi số “1” vào hạng tương ứng với khối lượng của quả cân. Ví dụ: nếu tôi cần cân 24 g, thì tôi sẽ đặt quả nặng 27 g lên một chiếc cân không tải (không có hạt) và quả nặng 3 g lên chiếc bát còn lại và viết: 101ˉ0=1⋅33+0⋅32−1⋅31+10\bar{1}0 = 1 \cdot 3^3 + 0 \cdot 3^2 - 1 \cdot 3^1 +
+0⋅30=24.+ 0 \cdot 3^0 = 24.

Các mục số trong hệ thống này cũng có thể bắt đầu bằng số “1” - đây là cách viết số âm. Ví dụ:

1ˉ11ˉ=−1⋅32+1⋅31−1⋅30=−7.\bar{1}1\bar{1} = -1 \cdot 3^2 + 1 \cdot 3^1 - 1 \cdot 3^0 = -7.

Với các số viết theo hệ thống số ba cân bằng, việc thực hiện các phép tính cộng, nhân không khó.

Dưới đây là cách đơn giản của các bảng cộng và nhân số:

Bảng cộng

| + | 1 | 0 | 1ˉ\bar{1} |
| :— | :— | :— | :— |
| 1 | 11ˉ1\bar{1} | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1ˉ\bar{1} |
| 1ˉ\bar{1} | 0 | 1ˉ\bar{1} | 11ˉ1\bar{1} |

Để đơn giản hóa công việc, tôi đã sử dụng bàn tính, được thiết kế đặc biệt để cộng các số trong hệ thống ba ngôi cân bằng. Những bàn tính này được hiển thị trong Hình 1. Đặc điểm chính là một vách ngăn dọc, bên trái có xương “âm” và bên phải - “dương”. Trong Hình 2, số 111ˉ0111\bar{1}01 được hiển thị trên bàn tính. Đặc điểm thứ hai là các xương đen được gắn chặt với nhau.

Hãy tìm hiểu cách thêm một tài khoản vào các tài khoản này. Chúng ta cần tìm tổng 1+1. Bạn có thể xem cách thực hiện việc này trong Hình 3, a=βa = \beta. Trong Hình 3, δ\delta những viên đá đen được buộc chặt được nối với viên đá đã được đặt sẵn; do đó, thả cả ba xương từ dây sang bên phải, chúng ta phải đặt một xương âm trên cùng một dây và trên dây tiếp theo - một xương “dương” ( lẽ ra nó phải thay thế các xương bị loại bỏ của dây đầu tiên) - xem hình. 3, δ\delta. Kết quả có thể được kiểm tra bằng cách nhìn vào bảng cộng số. Sử dụng lý luận tương tự, bạn có thể học cách thêm những cái tiêu cực.

Tờ 43

tr. 41Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

41

Lưu ý nếu bàn tính có xương ở cả hai bên của vách ngăn dọc thì nên đặt lại: 1+1ˉ=01 + \bar{1} = 0. Chỉ cần đào tạo một chút là bạn sẽ học được cách sử dụng chiếc bàn tính đặc biệt này.

Đừng nghĩ rằng hệ thống số tôi kể cho bạn chỉ là trò vui toán học. Ở Liên Xô và Tiệp Khắc, máy tính hoạt động trên hệ thống số này đã được chế tạo. Chiếc xe của Liên Xô có tên là Set Setun (được đặt theo tên của con sông gần Moscow). Nó được tạo ra bởi các kỹ sư và nhà toán học của trung tâm máy tính của Đại học Moscow. Họ bị thu hút bởi hai đặc điểm của hệ thống số này: không có “quy tắc ký hiệu” khi thực hiện các phép tính số học trên các số và dễ dàng thu được số đối diện - số đối diện của một số đã cho sẽ có được nếu mỗi chữ số “1” của một số đã cho được thay thế bằng “1” và ngược lại.

Với bàn tính được phát minh và một báo cáo hay về hệ thống ba ngôi cân bằng, Ano Shakhovsky đã được bầu làm thành viên chính thức của Viện Hàn lâm Khoa học Nhỏ.

Tờ 44

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

42

Câu hỏi sử dụng phương pháp tọa độ

Việc áp dụng phương pháp tọa độ cho lời giải hình học bài toán trong «Kvant» đã được viết *. Các khía cạnh mới của chủ đề quan trọng này hiện đã được đề cập đến.

Bài toán 1 (MIEM, 1977). Với phương pháp mặt phẳng tọa độ mới, chúng ta đi đến nút α có tâm tại điểm M, điểm A (1; 2) đến A₁ (6; 5) và B (1; 4) đến B₁ (4; 5). Tìm ảnh của điểm C (1; 3). Tìm hình ảnh của một điểm khác (theo ý của bạn). Tìm các giá trị của el α và tọa độ điểm M.

Lời giải. Hãy đánh dấu điểm A trên mặt phẳng tọa độ; A₁, B, B₁ và C (Hình 1). Để xác định tọa độ (x; y) của điểm M, chúng ta sử dụng thực tế rằng phép quay là độ dịch chuyển và do đó |MA|²=|MA₁|² và |MB|²=|MB₁|², tức là.

∫(x−1)2+(y−2)2=(x−6)2+(y−5)2\int (x-1)^2 + (y-2)^2 = (x-6)^2 + (y-5)^2
∫(x−1)2+(y−4)2=(x−4)2+(y−5)2.\int (x-1)^2 + (y-4)^2 = (x-4)^2 + (y-5)^2.

Giải hệ này, ta tìm được x=2 và y=6.

Hãy để RMα(C)=C1R_M^\alpha(C) = C_1. Hãy xác định tọa độ (x1;y1)(x_1; y_1) của điểm C₁. Dễ dàng nhận thấy Điểm C là trung điểm của [AB], và do đó ảnh của nó - điểm C₁ - là trung điểm của [A₁B₁]. Tính đến điều này, chúng ta thấy điểm C₁ có tọa độ (5; 5).

Bây giờ hãy xác định độ lớn của góc α. Nhận thấy hoành độ của các điểm A và B

*) Số 11 cho năm 1977

Hình 1.

Tờ 45

tr. 43Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

43

Bây giờ chúng ta cần tìm ra lời giải thu được nào là tọa độ của điểm D1D_1. Nhìn vào bức vẽ, người đọc sẽ thấy ngay rằng lời giải đầu tiên là chính xác và cái thứ hai là cái được xây dựng. Tuy nhiên, trong kỳ thi, cần phải có sự biện minh chặt chẽ để chọn đúng lời giải. Trước khi đưa ra lời giải thích này, chúng ta hãy làm rõ ý nghĩa hình học của kết quả lời giải và giải thích tại sao lại có hai trong số chúng.

Phương trình đầu tiên của hệ (1) là phương trình của đường tròn có tâm tại điểm MM và bán kính bằng ∣MD∣|MD| (Hình 2). Phương trình thứ hai của hệ (1) là phương trình của đường tròn có tâm tại điểm A1A_1 và bán kính bằng ∣AD∣|AD|. Phương trình thứ hai cắt phương trình thứ nhất tại hai điểm −D1′(7;7)-D_1'(7; 7) và D1′′(10117;4717)D_1''(\frac{101}{17}; \frac{47}{17}), một trong số đó là ảnh của điểm DD. (Nếu điểm DD thuộc hướng [MA] thì phương trình thứ hai sẽ chạm vào phương trình thứ nhất và chúng ta sẽ thu được một lời giải của hệ (1), đây sẽ là phương trình mong muốn.)

Rõ ràng là △DMD1′\triangle DMD_1' và △DMD1′′\triangle DMD_1'' là bằng nhau và chỉ có một trong các góc DMD1′→\overrightarrow{DMD_1'}, DMD1′′→\overrightarrow{DMD_1''} bằng α\alpha (ở chúng ta bài toán α=π2\alpha = \frac{\pi}{2}). Hãy xác định cái nào. Hãy xem xét △DMD1′\triangle DMD_1'. Hãy cùng tìm ∣DD1′∣|DD_1'|:

∣DD1′∣=(7−3)2+(7−1)2=52.|DD_1'| = \sqrt{(7-3)^2 + (7-1)^2} = \sqrt{52}.
Đặt FF ở giữa [DD1′][DD_1'], sau đó ∣DF∣=1252.|DF| = \frac{1}{2}\sqrt{52}. TỪ △DMF\triangle DMF:

sin⁡DMF→=∣DF∣∣DM∣=52226=22,\sin \overrightarrow{DMF} = \frac{|DF|}{|DM|} = \frac{\sqrt{52}}{2\sqrt{26}} = \frac{\sqrt{2}}{2},

DMF→=π4⇒DMD1′→=π2.\overrightarrow{DMF} = \frac{\pi}{4} \Rightarrow \overrightarrow{DMD_1'} = \frac{\pi}{2}.

Mất điện. Trong số hai điểm thu được khi tìm ảnh của một điểm nhất định N(a;b)N(a; b), việc xác minh điểm có tọa độ “đơn giản hơn” là điều đương nhiên (điều này giúp đơn giản hóa việc tính toán). Nếu bạn phát hiện ra rằng điểm được chọn để xác minh mang lại lời giải bắt buộc thì đó chính là hình ảnh của điểm NN. Nếu không thì đương nhiên ảnh của điểm là điểm thứ hai.

Bài toán 2 (MIPT, 1977). Có một hình vuông ABCDABCD trên mặt phẳng tọa độ. Các đỉnh AA và BB của hình vuông nằm trên đồ thị của hàm y=x2y=x^2, còn các đỉnh CC và DD nằm trên đồ thị của hàm y=x−4y=x-4. Hãy xác định phạm vi của hình vuông.

Lời giải. Mặt phẳng tọa độ (Hình 3) hiển thị đồ thị của hàm y=x2y=x^2, y=x−4y=x-4 và hình vuông ABCDABCD, nằm như được chỉ ra trong điều kiện. Vì đường thẳng y=x−4y=x-4 vuông góc với đường thẳng y=−xy=-x nên [AC] || (Ồ) và [BD] || (Oy) Đặt ∣AC∣=l|AC|=l và A(x1;y1)A(x_1; y_1), thì:

Рис. 2.
Рис. 3.

Tờ 47

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

45

Và cuối cùng, từ (3) chúng ta tìm thấy ∣AP∣=1716−9170=14137385|AP| = \sqrt{\frac{17}{16} - \frac{9}{170}} = \frac{1}{4} \sqrt{\frac{1373}{85}}.

Quét. Không cần thiết phải cung cấp bản vẽ trên “bản sao hoàn thiện” lời giải của bài toán này. Tuy nhiên, việc vẽ một bản vẽ thô sẽ rất hữu ích. Để rõ ràng hơn, chúng tôi trình bày ở đây cách dựng một phần của khối này bằng mặt phẳng α\alpha (Hình 4). Chúng ta tìm điểm SS tại đó đường OBOB thuộc α\alpha cắt cạnh KK1KK_1. [SA] là đoạn mà α\alpha giao với mặt KK1L1LKK_1L_1L. Rõ ràng là α\alpha cắt mặt NN1M1MNN_1M_1M dọc theo đoạn BTBT song song với [AS]. Q=(BT)∩(MN)Q = (BT) \cap (MN); rõ ràng là Q∈αQ \in \alpha và Q∈(KLM)Q \in (KLM), (AQ)=α∩(KLM)(AQ) = \alpha \cap (KLM); chúng tôi tìm thấy U=(AQ)∩(LM)U = (AQ) \cap (LM). Bây giờ việc xây dựng một phần không gây ra bất kỳ khó khăn nào.

Nhiệm vụ 4 (MSU, cơ chế, 1977). Đáy của tham số SABC là một tam giác đều ABCABC có độ dài cạnh là 424\sqrt{2}. Cạnh bên SC vuông góc với mặt phẳng đáy và có độ dài bằng 2. Tên gọi giữa hai đường thẳng cắt nhau, một đường đi qua điểm SS và giữa cạnh BCBC, đường còn lại đi qua điểm CC và giữa cạnh ABAB.

Lời giải*). SABC (Hình 5)

*) Trong “Kvanita”, 1978, số 2, tr. 59-60 hai lời giải trong số bài toán này được đặt ra: hình học và vectơ vô hạn.

Đây là một kim tự tháp được đưa ra trong các điều kiện. Điểm EE và FF lần lượt là trung điểm của các cạnh BCBC và ABAB. Hãy giới thiệu một hệ tọa độ, như trong Hình *), và xác định tọa độ của các đỉnh của hình chóp và các điểm EE và FF: A(0;42;0)A (0; 4\sqrt{2}; 0); B(26;22;0)B (2\sqrt{6}; 2\sqrt{2}; 0) (trục hoành của điểm BB được tính là chiều cao của một tam giác đều từ sự tương ứng h=a32h = \frac{a\sqrt{3}}{2}, trong đó hh là chiều cao và aa là cạnh của tam giác); C(0;0;0)C (0; 0; 0); S(0;0;2)S (0; 0; 2); E(6;2;0)E (\sqrt{6}; \sqrt{2}; 0) và F(6;32;0)F(\sqrt{6}; 3\sqrt{2}; 0). Góc giữa các đường giao nhau được tìm bằng phép nhân vô hướng của vectơ SE⃗\vec{SE} và CF⃗\vec{CF} (xem “Kvanite”, 1978, Số 2, trang 60); nó bằng π4\frac{\pi}{4}.

Để xác định khoảng cách giữa các đường giao nhau, vẽ tại (ABC)(ABC) qua điểm EE một đường thẳng song song với (CF)(CF); GG là điểm mà đường này giao với cạnh ABAB. Rõ ràng tọa độ GG sẽ là (362;522;0)\left(\frac{3\sqrt{6}}{2}; \frac{5\sqrt{2}}{2}; 0\right) (bạn tự kiểm tra nhé).

Các đường giao nhau SESE và EGEG (hoặc giống nhau, ba điểm: S,E,GS, E, G) xác định một mặt phẳng nhất định.

ax+by+cz+d=0ax + by + cz + d = 0, (6) song song với đường thẳng CFCF (kể từ (EG)∥(CF)(EG) \parallel (CF)) và chứa (SE)(SE). Do đó, khoảng cách từ điểm bất kỳ (CF)(CF) đến (SEG)(SEG) bằng khoảng cách giữa các đường giao nhau SESE và CFCF.

Bây giờ chúng ta hãy xác định giá trị của các hệ số a,b,ca, b, c và dd trong phương trình (6).

*) Ở đây bản vẽ rất đơn giản và nên trình bày nó ở dạng “phiên bản sạch” lời giải.

Tờ 49

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

47

Vì ứng dụng này là chính xác,

∣AK∣=26⋅36=2.|AK| = \frac{2\sqrt{6} \cdot \sqrt{3}}{6} = \sqrt{2}.

Từ △SAK\triangle SAK:

∣SK∣=11,|SK| = \sqrt{11},
∣AL∣=∣SA∣⋅∣AK∣∣SK∣=3211.|AL| = \frac{|SA| \cdot |AK|}{|SK|} = \frac{3\sqrt{2}}{\sqrt{11}}.

Đánh đồng biểu thức trên của p(A; (SMP)) thu được trong (8) với giá trị tìm được ∣AL∣|AL|, ta thu được phương trình

m3m2−2m3+6=3211,\frac{m\sqrt{3}}{\sqrt{m^2} - 2m\sqrt{3} + 6} = \frac{3\sqrt{2}}{\sqrt{11}},

từ đó mm được tìm thấy:

m=65(22−3)m = \frac{6}{5} (2\sqrt{2} - \sqrt{3}) xem

Bài toán và

  1. (MSU, nhà vật lý, 1977). Độ dài cạnh khối lập phương ABCDABCD A1B1C1D1A_1B_1C_1D_1 (AA1AA_1) || (BB1)(BB_1) || (CC1)(CC_1) || (DD1)(DD_1)) bằng 1. Trên cạnh AA1AA_1 lấy một điểm EE sao cho độ dài của đoạn AEAE bằng 13\frac{1}{3}. Trên cạnh BCBC điểm FF được lấy sao cho độ dài [BF][BF] bằng 14\frac{1}{4}. Một mặt phẳng α\alpha được vẽ qua tâm của khối lập phương và các điểm EE và FF. Tìm khoảng cách từ đỉnh B1B_1 đến mặt phẳng α\alpha.

  2. (MSU, cơ khí, 1977). Đáy đáy SABCSABC là tam giác vuông đều ABCABC, độ dài cạnh huyền ABAB bằng 424\sqrt{2}. Cạnh bên của mố SCSC vuông góc với mặt phẳng đế và có chiều dài bằng 2. Tìm các giá trị của góc và khoảng cách giữa các đường thẳng cắt nhau, một trong hai đường thẳng đi qua điểm SS và giữa cạnh ACAC, đường còn lại đi qua điểm CC và giữa cạnh ABAB.

Các cạnh số

  1. Đặt các số lại với nhau bằng dấu hoa thị để bạn có được ví dụ chia chính xác.

  2. Tìm TỐC ĐỘ thấp nhất và cao nhất ở các cạnh sau:

a) SCO·P = IST;
b) S·COR = CỘT SỐNG;
c) TỐC ĐỘ: O = ST;
d) C=COR : ST.

  1. Tìm MẪU SỐ lớn nhất nếu SIGN+MENA=TEL.

(Trong ví dụ 2 và 3, các chữ cái giống nhau tương ứng với các số giống nhau.)

Tờ 50

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

48

L. Bakanina

Về lực ma sát

Nhiều học sinh vào đại học thường gặp khó khăn với lời giải bài toán, trong đó lực ma sát tác dụng.

Chúng ta hãy nhớ lại những đặc điểm chính của cái gọi là lực ma sát khô - lực ma sát giữa hai vật rắn. Các lực này luôn phát sinh khi các vật thể tiếp xúc trực tiếp, hướng dọc theo bề mặt tiếp xúc và tác dụng lên từng vật thể tiếp xúc, và chúng hoạt động theo cách cản trở chuyển động của vật này so với vật khác - nếu đây là lực ma sát trượt, hoặc để cản trở sự xuất hiện của chuyển động này - nếu chúng ta đang nói về lực ma sát dọc theo vật thể.

Giá trị tuyệt đối của lực ma sát trượt F⃗тр. ск.\vec{F}_{\text{тр. ск.}} phụ thuộc vào loại bề mặt cọ xát và lực N⃗\vec{N} của áp suất pháp tuyến của vật này lên vật khác:

∣F⃗тр. ск.∣=μ∣N⃗∣,\left| \vec{F}_{\text{тр. ск.}} \right| = \mu \left| \vec{N} \right|,

trong đó μ\mu là hệ số ma sát.

Lực ma sát tĩnh F⃗тр. п.\vec{F}_{\text{тр. п.}} luôn được cân bằng bởi tất cả các lực khác tác dụng lên cơ thể dọc theo bề mặt tiếp xúc. Giá trị tuyệt đối của nó có thể nhận bất kỳ giá trị nào từ 0 đến một giá trị tối đa nào đó ∣F⃗тр. п. max∣\left| \vec{F}_{\text{тр. п. max}} \right|, giá trị này thường được coi là bằng

∣F⃗тр. ск.∣=0≤∣F⃗тр. п.∣≤∣F⃗тр. ск.∣.\left| \vec{F}_{\text{тр. ск.}} \right| = 0 \leq \left| \vec{F}_{\text{тр. п.}} \right| \leq \left| \vec{F}_{\text{тр. ск.}} \right|.

Với lời giải bài toán, trước hết, cần phải hiểu loại lực ma sát nào—đứng yên hay trượt—mà chúng ta đang xử lý. Chúng ta hãy xem xét một vài bài toán cụ thể.

Bài toán 1. Hai thanh khối lượng M1=7M_1 = 7 kk và M2=10M_2 = 10 kk, ​​​​nối một nửa, nằm trên một bàn ngang. Một nim khác, gắn vào một khối có khối lượng M1M_1, được ném lên một khối gắn trên cạnh bàn và một tải trọng có khối lượng m=1m = 1 kk được treo vào khối đó (Hình 1). Hệ số ma sát giữa thanh và bàn là μ=0,1\mu = 0,1. Xác định độ bền hai bên và lực ma sát tác dụng lên mỗi thanh.

Hình 1.

Đầu tiên, chúng ta hãy tìm hiểu xem các thanh có chuyển động hay không. Chúng có thể bắt đầu chuyển động dưới tác dụng của lực căng T⃗1\vec{T}_1 của sợi bên phải và nó, ở giá trị tuyệt đối, không thể vượt quá trọng lực của một tải trọng có khối lượng mm:

∣T⃗1∣≤m∣g⃗∣=10 H.\left| \vec{T}_1 \right| \leq m \left| \vec{g} \right| = 10 \text{ H.}

Giá trị lớn nhất của lực ma sát tĩnh cho cả hai thanh

∣F⃗тр. п. max∣=μ(M1+M2)∣g⃗∣=17 H.\left| \vec{F}_{\text{тр. п. max}} \right| = \mu \left( M_1 + M_2 \right) \left| \vec{g} \right| = 17 \text{ H.}

Vì ∣T⃗1∣<∣F⃗тр. п. max∣\left| \vec{T}_1 \right| < \left| \vec{F}_{\text{тр. п. max}} \right| nên các thanh đứng yên. Rõ ràng là một vật có khối lượng mm cũng đang đứng yên; kể từ đây,

∣T⃗1∣=m∣g⃗∣=10 H.\left| \vec{T}_1 \right| = m \left| \vec{g} \right| = 10 \text{ H.}

Bây giờ hãy xem xét riêng các thanh có khối lượng M1M_1 và M2M_2. Khối bên phải chịu tác dụng của lực căng chỉ T⃗1\vec{T}_1 và T⃗2\vec{T}_2 và lực ma sát F⃗тр. 1\vec{F}_{\text{тр. 1}} (Hình 2)*.

*) Về mặt được quan tâm, chỉ những lực tạo ra các quá trình nằm ngang khác 0.

Tờ 51

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

49

Hình 2.

Giá trị lực ma sát tối đa
∣F⃗тр. 1 max∣=μM1∣g⃗∣=7 H<∣T⃗1∣=10 H,|\vec{F}_{\text{тр. 1 max}}| = \mu M_1 |\vec{g}| = 7 \text{ H} < |\vec{T}_1| = 10 \text{ H},
Điều này có nghĩa là chỉ riêng lực ma sát không thể cân bằng khối. Ngay khi đạt giá trị cực đại, sợi dây thứ hai sẽ giãn ra—lực căng T⃗2\vec{T}_2 sẽ xuất hiện.

Khối đầu tiên sẽ kết thúc nếu
∣T⃗1∣=∣F⃗тр. 1∣+∣T⃗2∣,|\vec{T}_1| = |\vec{F}_{\text{тр. 1}}| + |\vec{T}_2|,
Ở đâu
∣F⃗тр. 1∣=∣F⃗тр. 1 max∣=7 H.|\vec{F}_{\text{тр. 1}}| = |\vec{F}_{\text{тр. 1 max}}| = 7 \text{ H}.
Từ đây
∣T⃗2∣=∣T⃗1∣−∣F⃗тр. 1 max∣=3 H.|\vec{T}_2| = |\vec{T}_1| - |\vec{F}_{\text{тр. 1 max}}| = 3 \text{ H}.
Hai lực tác dụng lên khối thứ hai: lực căng của sợi chỉ T⃗2\vec{T}_2 và lực ma sát F⃗тр. 2\vec{F}_{\text{тр. 2}} (Hình 3). Từ
∣F⃗тр. 2 max∣=μM2∣g⃗∣=10 H>∣T⃗2∣=3 H,|\vec{F}_{\text{тр. 2 max}}| = \mu M_2 |\vec{g}| = 10 \text{ H} > |\vec{T}_2| = 3 \text{ H},
lực ma sát F⃗тр. 2\vec{F}_{\text{тр. 2}} có thể cân bằng lực T⃗2\vec{T}_2:
∣F⃗тр. 2∣=∣T⃗2∣=3 H.|\vec{F}_{\text{тр. 2}}| = |\vec{T}_2| = 3 \text{ H}.
Bài toán 2. Khối nằm trên bảng. Chúng tôi nâng bảng lên một cạnh. Giá trị tuyệt đối của lực ma sát tác dụng lên khối phụ thuộc như thế nào vào diện tích bề mặt của tấm ván α\alpha (Hình 4)? Hệ số ma sát giữa

giữa một khối và một tấm ván μ\mu, khối lượng của khối mm.

Ở các góc nghiêng đủ nhỏ, khối sẽ kết thúc trên bảng.

Trong trường hợp này, lực ma sát tĩnh F⃗тр. п.\vec{F}_{\text{тр. п.}} được cân bằng bởi lực F⃗\vec{F} - thành phần lực hấp dẫn của khối, hướng dọc theo mặt phẳng nghiêng:

Hình 4.

∣F⃗тр. п.∣=∣F⃗∣=m∣g⃗∣sin⁡α.|\vec{F}_{\text{тр. п.}}| = |\vec{F}| = m |\vec{g}| \sin \alpha.
Khi góc α\alpha tăng, lực ma sát tĩnh tăng và ở một góc nhất định α0\alpha_0 nó đạt giá trị cực đại
∣F⃗тр. п. max∣=∣F⃗тр. ск.∣=μ∣N⃗∣|\vec{F}_{\text{тр. п. max}}| = |\vec{F}_{\text{тр. ск.}}| = \mu |\vec{N}|
m |g⃗∣sin⁡α0=μm∣g⃗∣cos⁡α0.\vec{g}| \sin \alpha_0 = \mu m |\vec{g}| \cos \alpha_0.
Từ đây
tgα0=μ, и ∣F⃗тр. п. max∣=m∣g⃗∣μ1+μ2.tg \alpha_0 = \mu, \text{ и } |\vec{F}_{\text{тр. п. max}}| = m |\vec{g}| \frac{\mu}{\sqrt{1 + \mu^2}}.
Khi góc tăng thêm α\alpha vật trượt dọc theo tấm ván và lực ma sát là lực ma sát trượt:
∣F⃗тр. ск.∣=μ∣N⃗∣=μm∣g⃗∣cos⁡α.|\vec{F}_{\text{тр. ск.}}| = \mu |\vec{N}| = \mu m |\vec{g}| \cos \alpha.
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giá trị tuyệt đối của lực ma sát vào góc nghiêng

Hình 5.

bảng α\alpha được thể hiện trên Hình 5: đến góc α0\alpha_0 lực ma sát quay trở lại theo định luật sin, và tiếp tục tiêu diệt theo định luật cosin.

Tờ 52

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

50

Hình 6.

Nhiệm vụ 3. Một khối hình chữ nhật có kích thước như hình 6 được dùng dây thừng đè đều dọc theo mặt phẳng ngang; góc nghiêng của thành phần α\alpha có thể được thay đổi. Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng là μ\mu. Tại giá trị nào α0\alpha_0 khối bắt đầu tăng lên?

Hãy xem xét tất cả các lực tác dụng lên khối. Đó là lực căng dây T⃗\vec{T}, lực hấp dẫn mg⃗\vec{mg}, phản lực tựa N⃗\vec{N} (có giá trị tuyệt đối bằng lực ép thông thường) và lực trượt F⃗тр. ск.\vec{F}_{\text{тр. ск.}} (vì khối đang chuyển động). Ở góc nghiêng α0\alpha_0, khi khối bắt đầu nâng lên, màu xanh lam

Hình 7.

ly N⃗\vec{N} và F⃗тр. ск.\vec{F}_{\text{тр. ск.}} đi qua điểm AA (Hình 7).

Vì khối chuyển động đều và thẳng, nên tổng các lực tác dụng lên nó và tổng mômen của các lực này đối với bất kỳ trục nào phải bằng 0. Do đó, tổng hình chiếu của tất cả các lực lên trục XX bằng 0:

∣F⃗тр. ск.∣−∣T⃗∣cos⁡α0=0\left| \vec{F}_{\text{тр. ск.}} \right| - \left| \vec{T} \right| \cos \alpha_0 = 0

và tổng mô men của các lực đối với trọng tâm CC:

∣T⃗∣sin⁡α0⋅b2−∣F⃗тр. ск.∣a2−∣N⃗∣b2=0.\left| \vec{T} \right| \sin \alpha_0 \cdot \frac{b}{2} - \left| \vec{F}_{\text{тр. ск.}} \right| \frac{a}{2} - \left| \vec{N} \right| \frac{b}{2} = 0.

Từ hai phương trình này, xét đến thực tế là ∣F⃗тр. ск.∣=μ∣N⃗∣\left| \vec{F}_{\text{тр. ск.}} \right| = \mu \left| \vec{N} \right|, chúng ta thu được

tgα0=ab+1μ,tg \alpha_0 = \frac{a}{b} + \frac{1}{\mu},

α0=arctg(ab+1μ).\alpha_0 = \arctg \left( \frac{a}{b} + \frac{1}{\mu} \right).

Nhiệm vụ 4. Một đứa trẻ trượt cầu trượt xuống bồn. Chiều cao của cầu trượt là H=15H = 15 m, góc nghiêng so với phương ngang là α=30∘\alpha = 30^\circ, hệ số ma sát tăng tuyến tính dọc theo đường đi từ μ1=0\mu_1 = 0 tại đỉnh núi đến μ2=0,4\mu_2 = 0,4 tại điểm dâng. Vận tốc của chúng ta sẽ là bao nhiêu khi áp dụng định luật bảo toàn năng lượng:

m∣g⃗∣H=mv22+A.m \left| \vec{g} \right| H = \frac{mv^2}{2} + A.

Ở đây m∣g⃗∣Hm \left| \vec{g} \right| H là thế năng của vật chìm trên đỉnh núi, mv2/2mv^2/2 là động năng của chúng khi cúng dường và AA là công chống lại lực kéo trượt F⃗тр. ск.\vec{F}_{\text{тр. ск.}}.

Để xác định AA, hãy vẽ biểu đồ về sự phụ thuộc của ∣F⃗тр. ск.∣\left| \vec{F}_{\text{тр. ск.}} \right| vào đường dẫn ss (Hình 8). Trên đỉnh núi

∣F⃗тр. ск.∣=μ1m∣g⃗∣cos⁡α=0,\left| \vec{F}_{\text{тр. ск.}} \right| = \mu_1 m \left| \vec{g} \right| \cos \alpha = 0,

tại buổi lễ chào bán

∣F⃗тр. ск.∣=μ2m∣g⃗∣cos⁡α,\left| \vec{F}_{\text{тр. ск.}} \right| = \mu_2 m \left| \vec{g} \right| \cos \alpha,

bằng mọi cách

s0=H/sin⁡α.s_0 = H/\sin \alpha.

Công AA bằng số với diện tích

Hình 8.

tam giác tô đậm trong Hình 8:

A=12∣F⃗тр. ск.∣s0=12μ2m∣g⃗∣Hctgα.A = \frac{1}{2} \left| \vec{F}_{\text{тр. ск.}} \right| s_0 = \frac{1}{2} \mu_2 m \left| \vec{g} \right| H \text{ctg} \alpha.

Khi đó từ định luật bảo toàn năng lượng

Tờ 53

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

51

Hình 9.
thối chúng tôi nhận được:
∣v⃗∣=2∣g⃗∣H(1−μ2ctgα2)≈14 m/c.|\vec{v}| = \sqrt{2|\vec{g}|H \left(1 - \frac{\mu_2 \text{ctg} \alpha}{2}\right)} \approx 14 \text{ m/c.}

Ở bên phải

  1. Một khối có khối lượng mm, kích thước như hình 9, đứng trên một mặt phẳng nghiêng với góc nghiêng α\alpha. Trên khối trên

lực F⃗\vec{F}, song song với mặt phẳng nghiêng, bắt đầu tác dụng. Tại giá trị tuyệt đối nào của lực này thì khối sẽ đổ?
Biết vật sẽ không trượt khỏi mặt phẳng nghiêng.

  1. Phải tốn bao nhiêu công để quay một chiếc xe trượt có tải (tổng khối lượng m=30m=30 kg) lên đồi cao H=10H=10 m? Góc nghiêng của cầu trượt so với đường chân trời là α=30∘\alpha=30^\circ, và hệ số ma sát giữa xe trượt và cầu trượt giảm tuyến tính dọc theo đường đi từ μ1=0,5\mu_1=0,5 ở phía dưới đến μ2=0,1\mu_2=0,1 ở phía trên.

  2. Một bao bột trượt không vận tốc ban đầu từ độ cao H=2H=2 m dọc theo một tấm ván nghiêng một góc α=45∘\alpha=45^\circ so với phương ngang. Sau khi hạ xuống, túi tiếp đất trên một bề mặt nằm ngang. Hệ số ma sát của túi trên ván và mặt phẳng nằm ngang là μ=0,5\mu=0,5. Ở khoảng cách bao xa thì chiếc túi sẽ dừng lại?

Câu đố
cho tổng các số
và hình vuông của chúng

Trong mỗi hình, hãy điền vào các vòng tròn các số liên tiếp 1, 2, 3,… sao cho tổng các số cũng như tổng bình phương của chúng bằng nhau:

a) dọc theo các cạnh của tam giác;
b) theo vòng tròn;
b) theo hình tam giác;
g) theo hình vuông;
d) theo chu vi và đường kính.

V. Dolev

Tờ 54

tr. 52Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

52

Integalom - với vé riêng!

Người biên tập đã nhận được một lá thư từ độc giả cũ của chúng tôi B. Ivyakin. Trong đó ông đặt câu hỏi sau:
“Tạp chí đã xuất bản một số bài báo về vé may mắn. Tuy nhiên, chưa có công thức cuối cùng nào trong số đó. Mặc dù tôi thấy rõ rằng không thể thiết lập số lượng vé may mắn có 2 chữ số bằng một công thức đơn giản, nhưng đối với tôi, dường như một công thức như vậy nên tồn tại. Tôi đúng hay sai?
Rõ ràng là chúng tôi không trả lời những câu hỏi mơ hồ như vậy. Tuy nhiên, Boris thật may mắn - sau khi nhận được lá thư của anh ấy, chúng tôi ngay lập tức nhận được hai đáp số cho câu hỏi của anh ấy.
Chúng tôi nghĩ rằng những độc giả khác sẽ quan tâm đến công thức chứa trong đó.
(Chúng tôi xin nhắc bạn rằng một vé được gọi là may mắn nếu tổng của ba chữ số đầu tiên bằng tổng của ba chữ số cuối.)

Có nhiều vé may mắn không? Bạn có thường xuyên gặp họ không?

Vấn đề này đã được thảo luận trên các trang tạp chí của chúng tôi; Người ta thấy rằng trong số một triệu vé có số có sáu chữ số (từ 000.000 đến 999.999), có 55.252 vé may mắn, tức là cứ 18 vé thì có khoảng một vé may mắn.

Như thường lệ với các nhà toán học, bài toán tổng quát hơn cũng đã được giải - về số C2nC_{2n} số may mắn có 2 chữ số (rõ ràng khái niệm này là gì; ví dụ: 0 035 120 115 là số thứ mười may mắn). Một công thức rõ ràng cho C2nC_{2n} chưa được thiết lập - chỉ thu được các mối quan hệ lặp lại («Kvant», 1976, Số 12, trang 68).

Nhưng sau đó có hai lá thư được gửi tới người biên tập. Bức đầu tiên được gửi vào tháng 2 bởi M. Mnatsakanyan và A. Melikyan, và bức thứ hai - vào tháng 3 - bởi R. Aydagulov. Cả hai đều chứa cùng một công thức rõ ràng cho C2nC_{2n}. Đây là công thức tuyệt vời này:

C2n=1π∫0π(sin⁡10xsin⁡x)2ndx.(1)C_{2n} = \frac{1}{\pi} \int_{0}^{\pi} \left( \frac{\sin 10x}{\sin x} \right)^{2n} dx. \tag{1}

Điều thú vị là công thức này thu được bằng các phương pháp hoàn toàn khác nhau: M. Mnatsakanyan và A. Melikyan sử dụng các hàm tùy ý (tức là phân tích hàm), trong khi R. Aydagulov sử dụng phương pháp tổng lượng giác (lý thuyết số phân tích). Thật không may, những chứng minh của họ tuy không phức tạp nhưng vẫn vượt quá phạm vi toán học phổ thông và không thể đăng trên tạp chí của chúng tôi. Bây giờ chúng ta đưa ra một chứng minh cơ bản về công thức (1), sử dụng các quan hệ truy hồi đã thảo luận ở trên. Hãy nhắc nhở họ.

Để làm điều này, chúng ta hãy biểu thị bằng Pm(s)P_m(s) số lượng các số có mm chữ số (m=1,2,3,...m=1, 2, 3,...), tổng các chữ số của mỗi số đó bằng ss. Do đó, Pm(s)=0P_m(s)=0 tại s<0s<0 và s>9ms>9m. Rõ ràng là Pm(0)=1P_m(0)=1.

Vì số có mm chữ số có tổng các chữ số ss được lấy từ số có (m−1)(m-1) chữ số có tổng các chữ số jj (trong đó s−9≤j≤ss-9 \leq j \leq s) nên chúng ta cộng các chữ số s−js-j, nên chúng ta có thể viết

Pm(s)=∑j=s−9sPm−1(j).P_m(s) = \sum_{j=s-9}^{s} P_{m-1}(j).

Đây là tỷ lệ được thảo luận ở trên. Thay s+1s+1 cùng với ss vào chúng, sau khi trừ ta được

Pm(s+1)−Pm(s)=Pm−1(s+1)−Pm−1(s−9).(2)P_m(s+1) - P_m(s) = P_{m-1}(s+1) - P_{m-1}(s-9). \tag{2}

Làm cách nào để sử dụng mối quan hệ này để tính Pm(s)P_m(s)? Hãy nhìn vào hình. 1. Đối với một mm cố định, tất cả Pm−1(s)P_{m-1}(s) (tức là tất cả hàng (m−1)(m-1)) và ít nhất một phần tử của hàng thứ Pm(s0)P_m(s_0) mm đều đã biết, thì công thức (2) cho phép, di chuyển sang phải và ngược lại, để tính các phần tử còn lại của hàng thứ mm (giải thích!). Nhưng đối với bất cứ ai mm

Pm(0)=1(2’)P_m(0) = 1 \tag{2'}

Và

P1(s)={1, если 0≤s≤9,0, если s<0 или s>9.(2”)P_1(s) = \begin{cases} 1, \text{ если } 0 \leq s \leq 9, \\ 0, \text{ если } s < 0 \text{ или } s > 9. \end{cases} \tag{2''}

Tờ 55

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

53

Như vậy, công thức (2), (2′), (2”) cho phép chúng ta tính được tất cả các số Pm(s)P_m(s).

Hãy lấy bất kỳ số có 2 chữ số nào và thay thế các chữ số nn cuối cùng bằng phần bù của chúng lên đến 9. Sau đó, chúng ta nhận được một số có 2 chữ số có tổng các chữ số là 9n. Thật dễ hiểu rằng

C2n=P2n(9n).C_{2n} = P_{2n}(9n).

Công thức (3) giúp tính được số C2nC_{2n}.

Để chứng minh (1), ta đặt

Pˉm(s)=1π∫0π(sin⁡10xsin⁡x)mcos⁡(9m−2s)xdx.\bar{P}_m(s) = \frac{1}{\pi} \int_0^{\pi} \left( \frac{\sin 10x}{\sin x} \right)^m \cos(9m-2s) x dx.

Hóa ra,

Pˉm(s)=Pm(s).\bar{P}_m(s) = P_m(s).

Từ các công thức (3), (5) và (4) (1) suy ra ngay. Vì vậy, chúng ta chỉ cần chứng minh (5), trong đó chỉ cần kiểm tra xem các số Pm(s)P_m(s) có thỏa mãn các đẳng thức (2), (2′), (2”) hay không là đủ. Thay (4) vào (2), ta thu được sự tương ứng

1π{∫0π(sin⁡10xsin⁡x)m[cos⁡(9m−2s−2)x−cos⁡(9m−2s)]dx}=1π{∫0π(sin⁡10xsin⁡x)m−1[cos⁡(9m−9−2s−2)x−cos⁡(9m−9−2s+18)x]dx},\frac{1}{\pi} \left\{ \int_0^{\pi} \left( \frac{\sin 10x}{\sin x} \right)^m \left[ \cos(9m-2s-2) x - \cos(9m-2s) \right] dx \right\} = \frac{1}{\pi} \left\{ \int_0^{\pi} \left( \frac{\sin 10x}{\sin x} \right)^m - 1 \left[ \cos(9m-9-2s-2) x - \cos(9m-9-2s+18) x \right] dx \right\},

trận đấu bình đẳng

∫0π(sin⁡10xsin⁡x)m−1[sin⁡10xsin⁡x][cos⁡(9m−2s−2)x−cos⁡(9m−2s−11)x−cos⁡(9m−2s+9)x]dx=0,\int_0^{\pi} \left( \frac{\sin 10x}{\sin x} \right)^m - 1 \left[ \frac{\sin 10x}{\sin x} \right] \left[ \cos(9m-2s-2) x - \cos(9m-2s-11) x - \cos(9m-2s+9) x \right] dx = 0,

điều này đúng (dễ dàng coi rằng biểu thức lượng giác trong ngoặc vuông cũng thực tế bằng 0).

Do đó, sự tương ứng lặp lại (2) cho Pˉm(s)\bar{P}_m(s) được thỏa mãn. Vẫn còn phải kiểm tra cơ sở quy nạp (2′) và (2”). Sự tương ứng thứ hai trong số này có thể được xác minh trực tiếp (ví dụ: đối với m=1m=1 và s>9s>9 biểu thức số nguyên được chuyển thành tổng các cosin của các góc là bội số của xx), nhưng (2′) không dễ chứng minh và chúng ta sẽ phải thực hiện một giải pháp thay thế.

Chúng ta hãy nhớ rằng cùng với (2′), việc kiểm tra bất kỳ sự tương ứng nào khác trên hàng thứ mm là đủ, ví dụ Pˉm(10m)=0\bar{P}_m(10m) = 0 Đây không còn là một bài tập khó (nhưng rườm rà) về các phép biến đổi lượng giác mà chúng tôi sẽ dành cho người đọc. Điều này kết thúc việc chứng minh công thức (5).

Người đọc chăm chú có lẽ đã tự hỏi mình câu hỏi: công thức (4) đến từ đâu? Tất nhiên, về mặt công thức, chúng ta có thể giả định rằng chúng ta đã đoán nó giống như cách chúng ta “đoán” công thức (1). Trên thực tế, công thức (4), giống như công thức (1), được trích từ một bức thư của M. Mnatsakanyan và A. Melikayan, tức là kết quả cuối cùng đã được sử dụng. Xét cho cùng, phương pháp chứng minh của chúng tôi, không giống như phương pháp của P. Aydagulov và phương pháp của M. Mnatsakanyan và A. Melikayan, không giúp chúng tôi khám phá ra công thức (1) mà chỉ cho phép chúng tôi kiểm tra nó.

Để kết luận, xin mời bạn đọc chứng minh công thức (1) sau đây về số lượng cil trong hệ cil dựa trên cơ số kk:

C2nk=1π∫0π(sin⁡kxsin⁡x)2ndx.C_{2n}^k = \frac{1}{\pi} \int_0^{\pi} \left( \frac{\sin kx}{\sin x} \right)^2n dx.

Tờ 56

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

54

Vương quốc của sự khéo léo

Năm nay, nhà xuất bản “Nauka” đã tái bản một trong những cuốn sách toán học cổ và rất hay của Nga về toán học mà ông nội chúng ta đã nghiên cứu và yêu thích - cuốn sách của giáo viên thể dục E. I. Ignatev “Ở Vương quốc của sự khéo léo”.

E. I. Ignatev có thể được coi là tác phẩm kinh điển của thể loại toán học mà ông theo đuổi. Trong cuốn sách của mình, ấn bản đầu tiên được xuất bản năm 1908, ông đã thu thập một số lượng lớn các bài toán khác nhau để giao tiếp trong lập luận và hình học. Ấn bản thứ hai của cuốn sách xuất hiện vào năm 1911. Cuốn sách này đã không được tái bản kể từ đó. Đặc biệt những cuốn sách là phong cách văn chương, ngôn ngữ của tác giả. Tất nhiên, đối với phiên bản này, một số biến đổi của bài toán và các điều kiện của chúng là cần thiết. Tuy nhiên, tôi vẫn muốn thấy những tác phẩm kinh điển được phát hành lại một cách cẩn thận hơn - nếu không thì việc mất đi hương vị của thời gian là điều khó tránh khỏi.

Trong 70 năm qua, sự phổ biến của các tài liệu toán học được xuất bản bằng tiếng Nga đã trở nên phong phú hơn rất nhiều, và hiện nay bài toán từ cuốn sách của Ignatev được biết đến rộng rãi. Tuy nhiên, cuốn sách này chắc chắn vẫn rất được quan tâm ngay cả bây giờ - và không chỉ về mặt lịch sử.

Ignatev đã nói rất hay về mục tiêu của cuốn sách, về cách nghiên cứu toán học và cách dạy toán học cũng như vai trò của bài toán đối với sự khéo léo trong “Lời nói đầu” của ông cho ấn bản đầu tiên và thứ hai của cuốn sách. Dưới đây là những đoạn trích từ họ.

“Liệu có ai trong thời đại chúng ta phủ nhận nhu cầu phổ biến và phổ biến rộng rãi nhất kiến ​​thức toán học hiện nay không? Kiến thức toán học cơ bản nên được đưa vào quá trình giáo dục và giáo dục của chúng ta từ khi còn rất nhỏ. Không cần phải nói rằng sáng kiến ​​trí tuệ, sự nhanh trí và “hiểu biết” không thể được “truyền” hay “đưa” vào đầu bất kỳ ai. Kết quả chỉ đáng tin cậy khi việc giới thiệu lĩnh vực kiến ​​thức toán học được thực hiện một cách dễ dàng và dễ chịu, sử dụng các đồ vật và ví dụ từ các tình huống thông thường và hàng ngày, được lựa chọn với sự nhạy bén và hứng thú phù hợp.


Về toán học, trong xã hội chúng ta vẫn còn những nhà dự đoán kỳ lạ nhất. Một số người nói rằng chỉ những bộ óc đặc biệt, có năng khiếu rất đặc biệt mới có thể nghiên cứu toán học, những người khác cho rằng điều này đòi hỏi một “trí nhớ toán học” đặc biệt để điền các công thức, v.v.

Tất nhiên, người ta không thể phản đối thực tế rằng có những tâm trí có khuynh hướng rõ rệt về phía này hay phía khác của hoạt động tinh thần. Nhưng theo cách tương tự, không có cách nào có thể khẳng định rằng có bất kỳ điều kiện nào cho kiến ​​thức toán học cần thiết, ít nhất là trong quy mô của một khóa học trung học.

Cuối cùng, chúng ta hãy công bằng và thừa nhận rằng cụm từ “không có khả năng toán học” chủ yếu là sự không có khả năng, và có lẽ, đôi khi, là sự miễn cưỡng phù phiếm trong việc đưa việc dạy toán vào mức độ phù hợp trong gia đình và trường học.

Chúng ta càng không thể nói về sự cần thiết của toán học để có một loại trí nhớ đặc biệt, đặc biệt nào đó để điền (ghi dấu?) một số công thức hoặc quy tắc, để biến khoa học về tư duy logic có ý thức và nhất quán thành một loại quy trình máy móc, vô thức nào đó. Trong khi đó, mọi thứ có thể tiến xa đến đâu về mặt này đã được chứng minh bởi nhà toán học nổi tiếng người Nga V.P. Ermak. Nhân tiện, đây là những gì ông đã báo cáo trong một báo cáo của mình cho Hiệp hội Vật lý và Toán học Kyiv.

“Khi tôi phải đọc phép tính ngắt quãng cho học sinh, ngay năm đầu tiên, một tình tiết đã xảy ra khiến tôi mãi mãi in sâu trong trí nhớ.

Đọc xong phần lý thuyết mình cho bài toán để hiểu. Tôi yêu cầu học sinh giải bài toán trong terdras. Ở thước đo lời giải Tôi viết kết quả của mình lên bảng. Tuy nhiên, để làm rõ cách hiểu các khoảng sinh học, tôi đã viết các phương pháp bài toán lên bảng. Và trong cuộc sống, một số sinh viên lấy một số terdras ra khỏi túi và nhìn vào chúng.

  • Cái gì thế này?
  • Công thức chung.
  • Để làm gì?
    — Giáo sư khuyên chúng tôi nên có một danh sách các công thức tổng quát và sử dụng nó để giải các ví dụ cụ thể. Rốt cuộc, bạn sẽ không yêu cầu chúng tôi ghi nhớ tất cả các công thức phổ biến.

— Bạn không nên ghi nhớ bất kỳ công thức nào trong toán học. Nhưng tôi cũng thấy không phù hợp khi sử dụng sách hướng dẫn và tìm các khoảng sử dụng các công thức chung bằng cách thay thế các giá trị đã cho của các chỉ số và hệ số vào chúng. Suy cho cùng, những công thức chung không phải từ trên trời rơi xuống chúng ta; để rút ra chúng bạn đã sử dụng một loạt lý luận; áp dụng lý luận tương tự cho các ví dụ cụ thể.

Tờ 57

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

Do đó, hóa ra tích phân có thể được thực hiện mà không cần công thức tổng quát. Tuy nhiên, cần phải sửa đổi các tính toán ban đầu để chúng có thể được áp dụng trực tiếp vào các ví dụ cụ thể.

Một lợi ích khác là đối với mỗi ví dụ một phần, học sinh lặp lại cùng một lý luận cần thiết để rút ra công thức tổng quát. Navik có được nhờ sự lặp lại thường xuyên và kết quả là - tốc độ lời giải bài toán.

Tình tiết này khiến tôi đi sâu hơn vào các sinh vật của toán học.

Trong những năm còn trẻ, anh tập trung toàn bộ sự chú ý vào kết quả cuối cùng. Khi phân tích bất kỳ bằng chứng nào, tôi chỉ quan tâm đến việc đảm bảo tính nhất quán của nó. Vì vậy, thêm vào kết quả cuối cùng, thế là đủ! Sau đó tôi cố nhớ lại những kết luận cuối cùng, nhưng toàn bộ quá trình chứng minh nhanh chóng tan biến. Nhưng sau đó các công thức này đã bị lãng quên và thường những công thức này hóa ra lại cần thiết cho những nghiên cứu sâu hơn. Còn lại gì để làm? Xây dựng thư viện sách tham khảo? Nhưng không có đủ kinh phí cho việc này và không có chỗ cho các thư viện. Không thể tránh khỏi, cần phải sử dụng chính quá trình mà công thức này hoặc công thức kia được tạo ra. Vì vậy, cùng với các công thức, dần dần tôi đã đi đến việc chứng minh. Hóa ra việc sử dụng quá trình tư duy toán học dễ dàng hơn là chỉ sử dụng các công thức. Và không cần phải nhớ toàn bộ quá trình suy nghĩ; chỉ cần phác thảo những cột mốc quan trọng mà áo choàng của chúng ta sẽ đi là đủ. Và trong nhiều năm nay, tôi đã nhắc lại với những người hầu của mình: trong toán học, chúng ta không nên nhớ các công thức mà là quá trình suy nghĩ. […]

Nếu quá trình tư duy toán học được thể hiện, thì bản thân việc thu được các công thức đã là một vấn đề thuần túy máy móc.

Trong cơ chế các phép toán đại số, học sinh phải tiếp thu các kĩ năng ở bậc phổ thông.

Tôi đã đi đến kết luận rằng nguyên tắc nêu trên cũng nên được áp dụng ở trường trung học…”

Hãy tiếp tục suy nghĩ của V.P. Ermkov và nói: nguyên tắc này đặc biệt phải tạo thành nền tảng của giáo dục quốc gia - cả gia đình và trường học - trong lĩnh vực kiến ​​thức toán học. Đừng huấn luyện trẻ em hoặc thanh niên về các “bảng” cộng, trừ, nhân khác nhau hoặc điền vào các “quy tắc” và công thức khác nhau một cách máy móc, mà trên hết, hãy dạy chúng sử dụng chuột một cách tự nguyện và có ý thức. Các ứng dụng khác. Đừng dạy bất kỳ người thợ may nào những phép tính và bài tập nhàm chán và máy móc nhất.

Khi ai đó cần chúng trong cuộc sống, anh ấy đã tự mình làm ra chúng - và hiện nay có đủ loại máy tính, bàn và các thiết bị khác cho việc này.


Tất nhiên, khi cố gắng đưa người đọc đến “lãnh thổ của sự khéo léo”, chúng tôi sẽ không tự lừa dối mình rằng chúng tôi đã có thể cho họ thấy vương quốc này với tất cả sự quyến rũ và trọn vẹn của nó. Để làm được điều này, sẽ cần nhiều hơn một cuốn sách như vậy: diện tích chỉ dành cho những khoa toán học có thể tóm tắt dưới tiêu đề chung là “trò chơi và giải trí toán học” quá lớn

Để độc giả có thể đánh giá cao tính chất phi tiêu chuẩn của cuốn sách, chúng tôi sẽ xuất bản hai bài toán từ nó, cùng với các giải pháp của chính Ignatiev.

  1. Ngỗng và cò bài toán quyết định như thế nào

Một trăm con ngỗng đang bay, một con ngỗng bay về phía chúng và nói: “Xin chào, một trăm con ngỗng!” Và con ngỗng già phía trước trả lời anh ta: “Không, chúng tôi không phải là một trăm con ngỗng!” Bot, giá như chúng ta có thêm nhiều người như vậy, và thậm chí nhiều hơn nữa

một nửa, và một phần tư, còn bạn, ngỗng, khi đó sẽ có một trăm con ngỗng, nhưng bây giờ… Đây là cách tính, chúng ta có bao nhiêu người?

Chuyện của cô ấy cũng đã được giải quyết. Con ngỗng cô đơn nằm xuống sâu hơn và bắt đầu suy nghĩ. Trên thực tế, anh ta đã gặp bao nhiêu con ngỗng buôn? Anh nghĩ đi nghĩ lại, dù đứng về phía nào cũng không thể giải quyết được bài toán này. Bot nhìn thấy một con ngỗng trên bờ lao động Ansta: một con chân dài đi dạo và chải ếch. Cò là loài chim quan trọng và chiếm ưu thế so với các loài chim khác; toán học yếu: theo đồng hồ, đôi khi bất động bằng một chân, anh ta rên rỉ và suy nghĩ mọi thứ, dường như, bài toán quyết định. Con ngỗng quay lại, bay vào tay anh, uống rượu với thiên thần và kể cho anh nghe về việc anh đã gặp một đàn bạn đồng hành như thế nào và con ngỗng đầu đàn đã hỏi anh câu đố gì, nhưng anh không thể giải được câu hỏi này bài toán.

“Hm!…” Anst hắng giọng, “hãy thử quyết định xem.” Chỉ cần chú ý và cố gắng hiểu. Bạn sẽ tìm thấy nó chứ?

  • Tôi sẽ nghe và cố gắng! - ngỗng trả lời.

  • Đây này. Họ đã nói với bạn như thế nào? Nếu con ngỗng sắp tới thêm nhiều hơn thế, thậm chí chỉ bằng một nửa, và bạn, con ngỗng, liệu đó có phải là một trăm không? Vì thế?

  • Vì thế! - ngỗng trả lời.

“Bây giờ hãy nhìn xem,” con kiến ​​nói. - Đây là những gì tôi sẽ vẽ cho bạn trên bãi cát ven biển.

Con cò thuận cổ và dùng mỏ vẽ một đường, bên cạnh cũng là một đường, rồi lại vẽ đường đó, rồi một phần tư, thậm chí là một đường nhỏ, gần như một dấu chấm.

Kết quả là những gì được hiển thị trong Hình 1.

Hình 1.

Ngỗng uống ngay vào bờ, đi ra, lạch bạch trên bãi cát, nhìn nhưng không hiểu gì.

  • Bạn hiểu không? - hỏi hành động.

Tờ 58

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

56

  • Chưa! - ngỗng buồn bã trả lời.
  • Ôi, cậu! Chà, hãy nhìn xem: như họ đã nói với bạn - một đàn, và thậm chí một đàn, và một phần tư trại, và bạn, một con ngỗng, - vì vậy tôi đã vẽ: một đường, một đường khác, một nửa đường, và một phần tư đường này, và thậm chí cả một chấm nhỏ, tức là bạn. Hiểu không?
  • Hiểu rồi! - ngỗng cái vui vẻ nói.
  • Nếu bạn thêm một đàn khác vào đàn bạn gặp, nửa đàn, một phần tư đàn, và bạn, một con ngỗng, thì sẽ có bao nhiêu con?
  • Một trăm con ngỗng!
  • Sẽ bao lâu nữa không có anh?
  • Chín mươi chín.
  • Khỏe! Hãy xóa điểm tượng trưng cho bạn, con ngỗng, trong bức vẽ của chúng ta và chỉ ra rằng còn lại 99 con ngỗng.
    Con cò dùng mũi vẽ trên cát những gì được minh họa trong Hình 2.

Hình 2.

“Bây giờ cô ấy nói,” con cò tiếp tục, “một phần tư stan và nửa stan - đó sẽ là bao nhiêu phần tư?”
Ngỗng suy nghĩ một lúc, nhìn những đường nét trên cát và nói:
— Đường vẽ nửa khuông dài gấp đôi đường kẻ của một phần tư khuông nhạc, tức là, nửa khuông có hai hình vẽ. Điều này có nghĩa là một nửa trại rưỡi cũng giống như kế hoạch ba trại!

  • Làm tốt! - cò khen ngỗng. - Chà, có bao nhiêu phần tư trong một chồng?
  • Tất nhiên là bốn! - ngỗng trả lời.
  • Vì thế! Nhưng chúng ta có một đàn ở đây, một đàn khác, nửa đàn và một phần tư đàn, và con số này sẽ lên tới 99 con ngỗng. Vậy nếu chúng ta dịch mọi thứ thành bản vẽ thì sẽ có bao nhiêu bản vẽ?
    Ngỗng suy nghĩ rồi trả lời - Một đàn cũng giống như 4 bức vẽ về một cái trại, thậm chí một đàn cũng là 4 bức vẽ về một cái trại, tổng cộng là 8 bức vẽ; Có, có 2 bức vẽ trong trại: tổng cộng 10 bức vẽ;

và thậm chí một phần tư trại: tổng cộng có 11 trại quân dịch, và con số này sẽ lên tới 99 con ngỗng.

Vì thế! - con cò nói. - Bây giờ anh ấy nói, cuối cùng anh đã nhận được gì?
“Tôi nhận được,” ngỗng cái trả lời, “rằng trong cùng một bản vẽ của nhiều trại mà chúng ta gặp sẽ có 99 con ngỗng.”

  • Vậy có nghĩa là có bao nhiêu con ngỗng trong một trại?
    Con ngỗng chia 99 cho 11 và trả lời:
  • Trong bức vẽ chiếc trại có 9 con ngỗng.
  • Thế một đống có bao nhiêu?
    “Toàn bộ kế hoạch đã hoàn thành… Tôi đã gặp được 36 con ngỗng,” ngỗng cái vui mừng kêu lên.
    Thế thôi! - con cò nói quan trọng. “Tôi cho rằng tôi không thể tự mình đến được đó!”
    Ơ, cậu… trời ơi!
  1. Người nông dân và ác quỷ

Chúng tôi đến những người nông dân và khóc: “Ehma! Cuộc sống thật cay đắng! Nhu cầu đã hoàn toàn không còn nữa! Chúng tôi có một ít sữa trong túi, một vài đồng xu, và chúng tôi phải trả lại ngay. Và làm sao chuyện xảy ra với những người khác là họ vẫn kiếm được tiền từ tiền của mình? Thực sự, giá như có ai đó muốn giúp đỡ.”
Anh ta vừa nói xong thì có một con quỷ đứng trước mặt anh ta như một con quỷ.
“Chà,” chúng tôi nói, “nếu bạn muốn, tôi sẽ giặt nó cho bạn.” Và nó không khó chút nào. Bạn có nhìn thấy những hình vẽ ở đây không?

  • Vizka! - chúng tôi nói với những người nông dân, nhưng bản thân anh ta đã trở nên rụt rè.
    “Chà, nếu chúng ta vượt qua dòng sữa, chúng ta sẽ có số tiền gấp đôi số tiền chúng ta có.” Nếu bạn quay lại, bạn sẽ lại to gấp đôi trước đây. Và mỗi khi chuyển nơi ở, chúng ta sẽ có số tiền gấp đôi số tiền trước khi chuyển đổi.
  • Ồ? - chúng tôi nói với những người nông dân.
  • Nói đúng đấy! - Hãy báo cho quỷ biết. - Hãy cho tôi biết! Vì việc tôi đưa tiền cho tôi nên chúng tôi

Mỗi khi bạn đi qua một địa điểm, hãy cho tôi 24 kết thúc, nếu không bạn sẽ không hài lòng.

“Ồ, đó là những gì người nông dân nói.” “Sau khi chúng ta hoàn thành mọi việc mỗi ngày, tại sao bạn không cho tôi 24 kết thúc mỗi lần?” Vâng, hãy thử!

Anh ta băng qua ghế một lần và đếm tiền. Quả thực, nó đã tăng gấp đôi. Anh ta ném 24 đầu của dây và vượt qua vị trí lần thứ hai. Số lượng người Onedenite nhiều gấp đôi so với trước đây. Anh ta đếm được 24 kết thúc, vượt qua vạch và vượt qua các địa điểm lần thứ ba. Denedenet đã tăng gấp đôi kích thước. Nhưng sữa hóa ra lại là thứ nuông chiều 24 đầu của họ, mà khi được thông báo, anh phải đưa giấy chứng nhận. Anh ta đã cho họ đi và bị bỏ lại không có hồi kết.

Hỏi lúc đầu người nông dân có bao nhiêu tiền?

Đã giải quyết. Vấn đề có thể được giải quyết rất dễ dàng, nếu chỉ lời giải bắt đầu từ cuối, có tính đến việc sau lần chuyển đổi thứ ba, người nông dân có 24 kopecks mà anh ta phải đưa ra.

Trên thực tế, nếu sau lần chuyển đổi cuối cùng mà người nông dân có 24 kopecks, thì điều đó có nghĩa là sau lần chuyển đổi này anh ta có 12 kopecks. Nhưng 12 kopecks này. hóa ra sau khi anh ta đưa 24 kopecks, có nghĩa là anh ta có tổng cộng 36 kopecks. Do đó, anh ta bắt đầu quá trình chuyển đổi thứ hai với 18 kopecks và 18 kopecks này. anh ấy đã nhận được nó sau khi chuyển nơi ở lần đầu tiên và đưa ra 24 kopecks. Điều này có nghĩa là sau lần chuyển đổi đầu tiên, anh ta có 18 và 24 kopecks, tức là 42 kopecks. Từ đó, rõ ràng là trước khi chuyển đến nơi ở của họ, những người nông dân có 21 kopecks trong túi. tiền riêng.

Người nông dân đã mắc sai lầm! Rõ ràng là khi đối xử với người khác bạn luôn phải có suy nghĩ của riêng mình.

Yu. Yushina

Tờ 59

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

57

Trong phòng thí nghiệm của vũ trụ

Cách đây vài năm, nhà vật lý nổi tiếng Liên Xô, Viện sĩ L. A. Artsimovich đã xuất hiện trên báo chí với bài báo “Tương lai thuộc về vật lý thiên văn”. Dự báo này dựa trên điều gì?

Thực tế là tiến bộ khoa học và công nghệ đòi hỏi phải triển khai ngày càng rộng rãi các nghiên cứu khoa học cơ bản để nghiên cứu các mô hình cơ bản của thế giới xung quanh chúng ta. Tuy nhiên, một trong những lĩnh vực quan trọng nhất của nghiên cứu này là nghiên cứu cấu trúc của vật chất ở mọi cấp độ tồn tại của nó - từ các hạt cơ bản đến các thế giới vũ trụ khổng lồ và hệ thống của chúng. Nhiều điều đã được thực hiện theo hướng này, nhưng thậm chí còn nhiều hơn nữa được mong đợi sẽ được thực hiện.

Để thâm nhập vào những điều chưa biết ngày nay, nghiên cứu tổng quát thôi không còn đủ nữa: cần phải nghiên cứu vật chất ở những trạng thái giới hạn, cực đoan. Nhiệt độ hàng chục và hàng trăm triệu độ; áp suất hàng chục và hàng trăm triệu atm; Những năng lượng đáng kinh ngạc tương đương với năng lượng nổ của một điện tích nhiệt hạch có khối lượng bằng hàng chục, hàng trăm nghìn khối lượng; mật độ khổng lồ của hàng chục và hàng trăm tỷ tấn vật chất trong cantidad Cuba - đây không phải là danh sách đầy đủ các hiện tượng và điều kiện thu hút sự chú ý của các nhà vật lý hiện đại.

Thực tế là không thể tái tạo những điều kiện như vậy trong các cục tẩy trên mặt đất.

Một phòng thí nghiệm nơi những điều kiện như vậy được hiện thực hóa tồn tại. Đây là phòng thí nghiệm của vũ trụ. Ở đây người ta có thể nghiên cứu các quá trình vật lý như vậy, các trạng thái vật liệu như vậy, các nguồn năng lượng như vậy mà nghiên cứu thông thường trên trái đất hoàn toàn không thể tiếp cận được.

《Trong “Phòng thí nghiệm không gian”, bạn có thể quan sát sự biểu hiện của lực hấp dẫn thôi miên và nghiên cứu vật chất trong các điều kiện hấp dẫn và từ trường không khả thi trên Trái đất. Đồng thời, việc nghiên cứu thế giới các ngôi sao và thiên hà giúp chúng ta có thêm kiến ​​thức mới về cấu trúc của Vũ trụ, và điều này rất quan trọng đối với việc hình thành thế giới quan khoa học…》 - đây là điều mà nhà phổ biến thiên văn học nổi tiếng E.P. Levitan viết trong cuốn sách mới của mình “Vật lý thiên văn dành cho học sinh” *).

Cuốn sách này, như rõ ràng ngay từ tiêu đề của nó, được gửi đến các học sinh quan tâm đến vật lý thiên văn và vật lý - hai ngành khoa học này có mối liên hệ về mặt lý thuyết với nhau.

“Vật lý thiên văn cho học sinh” không phải là sách giáo khoa; nó không lặp lại khóa học ở trường về thiên văn học, mặc dù nó dạy cách xây dựng và các ý tưởng cơ bản của nó. Đây là một cuốn sách đọc, có chiều sâu, gây hứng thú, đòi hỏi sự chú ý và kích thích tư duy.

Cuốn sách của Levitan giới thiệu cho người đọc những kiến ​​thức cơ bản về lý thuyết vật lý và nguyên lý của vật lý thiên văn, với những ý tưởng tiến hóa sẽ cho phép các nhà vật lý thiên văn hiện đại nghiên cứu những khám phá bất ngờ, đi đầu trong vật lý thiên văn của thế kỷ 20.

*) M., “Khai sáng”, 1977.

Đặc biệt, có những cuốn sách riêng biệt được dành cho hoạt động của các hạt nhân thiên hà, chúng phóng ra một lượng lớn vật chất và giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ; chuẩn tinh - những đặc tính đáng kinh ngạc của các vật thể, những đặc tính tương tự mà cả các nhà vật lý thiên văn và vật lý học đều không biết cho đến gần đây; các ngôi sao thần kinh (pulsarm) với mật độ hạt nhân, cũng như các vật thể hoàn toàn không thể dạy được do các nhà lý thuyết “xây dựng” - cái gọi là lỗ đen, có khả năng hấp thụ vật chất xung quanh, đồng thời không giải phóng hạt hoặc bức xạ điện từ.

Chương dành cho hình học của Vũ trụ và cấu trúc của Siêu thiên hà, cũng như sự hiểu biết hiện đại về nguồn gốc và sự tiến hóa của Vũ trụ, sẽ được đọc rất hứng thú. Đây là công nghệ tiên tiến nhất của vật lý thiên văn hiện đại – những khám phá được thực hiện trong lĩnh vực này trong những thập kỷ gần đây vẫn đòi hỏi sự hiểu biết về mặt lý thuyết và vật lý.

Một trong những ưu điểm chính của cuốn sách Levitan là kiến ​​​​thức thiên văn được trình bày cho người đọc không phải là những sự thật đầy đủ, không thể phá hủy - khoa học về Vũ trụ được trình bày trong quá trình phát triển và hình thành của nó. Các vấn đề phức tạp và chưa được giải quyết sẽ được thảo luận, các quan điểm khác nhau được trình bày, các cách thức và triển vọng cho nghiên cứu sâu hơn được vạch ra.

Một cuốn sách sinh động, thú vị, tuy nhỏ nhưng nội dung phong phú, chắc chắn sẽ góp phần giúp chúng ta hiểu biết sâu sắc hơn về thế giới xung quanh, góp phần hoàn thiện hiện trạng khoa học về Vũ trụ và hình thành thế giới quan duy vật biện chứng.

V. Komarov

Tờ 60

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

58

Thông tin

RFMS tại Đại học Yakut

Yakutia là vùng đất của kim cương, ánh sáng phương bắc và băng giá vĩnh cửu, những đêm đông băng giá và mặt trời mùa hè rực rỡ. Sáu năm trước, Ismail Shakhbazovich Aliyev, một ứng cử viên ngành khoa học vật lý và toán học, sinh viên của viện sĩ Anatoly Ivanovich Maltsev, đã đến vùng này sáu năm trước. Trong hai mươi năm ông ấy đã làm việc với các sinh viên và ông ấy tìm thấy họ… trên băng ghế của trường.

Lúc đầu, có một trường vật lý và toán học mùa hè bên bờ sông Great Lena, ở một trong những vùng ngoại ô của thành phố Yakutsk. Vào mùa hè năm 1972, trẻ em từ hơn ba mươi vùng của Yakutia đã tập trung tại đó. Mục tiêu là họ sống trong tòa nhà trung học, nghỉ ngơi và làm việc - một nhóm sinh viên YSU đã tổ chức các cuộc thi Olympic cho họ, nghĩ ra bài toán thú vị.

Những người chiến thắng Olympic ở trường hè đã trở thành những học sinh đầu tiên của Trường Toán và Vật lý Cộng hòa (RFMS) tại Đại học Bang Yakut.

Giám đốc trườngOLS, Ismail Shakhbazovich, đã kể cho chúng tôi rất nhiều về giáo viên của anh ấy, Anatoly Ivanovits Maltsev, tất cả chúng tôi đều rất yêu quý thầy ấy và tự gọi mình là “Shkimtsy”, có nghĩa là “những người đến từ trườngOLS được đặt theo tên Maltsev”.

Trường nội trú nằm trong khuôn viên trường đại học. Chúng tôi chỉ chiếm một tầng của ký túc xá sinh viên. Trong năm đầu tiên thành lập, trường chỉ có ba lớp: tám, chín và mười. Nhưng màn trình diễn đầu tiên tại Olympic Toán học Cộng hòa đã mang lại cho các đội FMS vị trí đầu tiên. Thành công này đã khiến những người xung quanh thấy rõ rằng chúng ta tồn tại và cần thiết. Kể từ đó, chúng tôi đã không ngừng phấn đấu để trở thành người đầu tiên.

Tờ báo “Thanh niên Yakutia” đăng các bài tập hàng ngày cho các kỳ thi Olympic vật lý, toán học và hóa học tương ứng, do chính cư dân Shkim và người cố vấn của họ phát minh ra. Dựa trên kết quả của Olympic này, một đợt tuyển sinh mới đang được tiến hành tại RFMS. Tất cả các fymyshat của chúng tôi đều đến từ các vùng, từ các vùng đất nhỏ của Taj, họ đang bắt đầu cuộc sống lần đầu tiên mà không có người thân, tại một thành phố xa lạ. Hầu hết họ đều lần đầu tiên đến thành phố. Tất cả điều này, một cách tự nhiên, dẫn đến việc chúng bắt đầu cắn. Nhưng hệ thống giáo dục, mối quan hệ giữa học sinh và giáo viên, nhịp sống ở trường ta lại đến mức đến cuối tháng đầu tiên các em mải mê học hành, thậm chí có khi còn quên gửi tin tức về nhà.

Điều quan trọng nhất là ở trường học của chúng ta, trẻ em được dạy cách làm việc độc lập, suy nghĩ, tức là tự rút ra kết luận từ những gì chúng đọc và nghe. Chương trình giảng dạy toán bao gồm một số chủ đề được nghiên cứu tại trường đại học. Ví dụ: họ dạy các khóa học “Lý thuyết số”, “Lý thuyết Galois”, “Lý thuyết đồ thị”, “Hình học xạ ảnh”, “Tổ hợp” và “Logic toán học”. Có một nhà khoa học đang làm việc tại trường.

Tờ 61

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

59

Lễ kỷ niệm “Truyền đạo vào Shkimcy”.
Trong văn phòng vật lý.
Trại hè.
Một người bạn lớn tuổi đang ở gần đó.

xã hội mới của sinh viên, mà chúng tôi gọi là SHNO - xã hội khoa học trường học. Ngoài ra, trường còn tổ chức câu lạc bộ “Quant”, nơi phân tích các bài báo thú vị và khó nhất từ ​​tạp chí.

Đây là tất cả các buổi đào tạo. Nhưng cuộc sống của học sinh rất đa dạng và thú vị. Chúng ta có những ngày lễ truyền thống do học sinh lớp tốt nghiệp đầu tiên và giáo viên của chúng phát minh ra. Những ngày lễ này rất độc đáo. Ví dụ, tất cả sinh viên tốt nghiệp, giáo viên và khách của trường đều được mời tham dự kỳ nghỉ “Bắt đầu vào Shkimcy”. Trẻ em từ mỗi lớp biểu diễn những màn trình diễn độc đáo, thú vị, trong đó các em sử dụng tất cả trí tưởng tượng, sự khéo léo về toán học và thể chất của mình. Ngoài ra còn có một ấn bản thường trực của chương trình ý tưởng “Bảo vệ một dự án tuyệt vời”. Điều này có nghĩa là các học sinh của mỗi lớp phải đưa ra một dự án cho trường vật lý và toán học tương lai của chúng ta ở Yakutini - nó sẽ như thế nào vào năm 2000, hoặc Trường Vật lý và Toán học sẽ trông như thế nào ở vương quốc dưới nước hoặc ngoài không gian, các bài học sẽ được tổ chức như thế nào, các lớp học sẽ trông như thế nào, v.v.

Vào cuối kỳ nghỉ, giám đốc nhà trường trao cho học sinh những tấm thẻ học sinh mang biểu tượng của trường chúng tôi - dấu hiệu của konyonkition, từ đó, giống như những tia nắng, làm nổi lên dây của nhạc cụ dân gian Yakutini - komus. Đây là biểu tượng cho thấy việc khám phá chiều sâu của toán học cũng giống như nghe một bản nhạc hay.

Có thể nói, trường của chúng tôi vẫn còn rất non trẻ so với những trường kỳ cựu như Moscow hay Novosibirsk FMS. Cô ấy trông giống như một mầm non xanh tươi của tri thức vĩ đại, được trồng trên vùng đất đóng băng vĩnh cửu. Và biểu tượng của trường chúng tôi chính là màu sắc của mầm cây này. Ismail Shakhbazovich gọi đây là những nhà toán học màu sắc tuyệt vời - một ngành khoa học luôn trẻ trung, không ngừng phát triển.

Điều đáng chú ý nhất trong lịch sử trường học của chúng tôi là nó được tạo ra bởi những người trẻ tuổi, nhanh chóng tạo ra một khu vườn Komsomol. Giờ đây RFMS và tuổi trẻ của Đại học Yakut đang ngày càng phong phú và bổ sung cho nhau. Chính vì mối quan hệ này mà khoa đại số và hình học cao cấp tại Đại học Yakut, do Ismail Shakhbazovich đứng đầu, giờ đây đã trở thành khoa Komsomol. Đây là kết quả đầu tiên của việc tạo ra RFMS của chúng tôi.

V. Atlasov, S. Zaripov, N. Karmysheva, T. Slenitsova, G. Chernetsova

Tờ 64

tr. 62Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

62

Chỉ dành cho lời giải bài toán Số 10, cũng như P. Mikheev và A. Mazhorov - vì lòng dũng cảm, tính xác thực và kết quả cao. Vì đã tích cực tham gia hội nghị, E. Vorobyova, N. Rybina (trường số 125), S. Doroshevich (trường số 72) và đường sắt cũng đã nhận được giải thưởng. trường số 13.

Ngày 23/4, các trường đại học Omsk đã tổ chức họp các bộ phận còn lại của hội nghị kỷ niệm NOU. Học sinh trường thành phố đã trình bày 92 báo cáo khác về các chủ đề vật lý, y tế, sinh học, kỹ thuật và các chủ đề khác. Nhiều báo cáo là nghiên cứu thực tế; bảy báo cáo do các thành viên của nhóm tại Viện Đường bộ Tự trị Siberia chuẩn bị là các báo cáo về nghiên cứu hoạt động của động cơ.

Học sinh thường thử sức mình ở nhiều câu lạc bộ cùng một lúc. Ví dụ, E. Bulvko (trường số 112) đã thực hiện một báo cáo về chủ đề “Xác định các thành phần độc hại chính trong khí thải của động cơ đốt trong bằng phương pháp sắc ký khí” và cùng với bạn của cô là T. Krivopuzkova - một báo cáo khác về việc xác định hàm lượng strontium trong khoai tây và thực vật. Việc sử dụng phân bón trong nông nghiệp có ích; cùng với phân bón, đất đi vào đất, đặc biệt là solntsium, chất này tích tụ trong các nhánh và cây khoai tây. Hàm lượng strontium có thể được xác định bằng phương pháp quang phổ mà bất kỳ học sinh trung học nào cũng biết. Cách thực hiện cụ thể đã được các cô gái chuẩn bị báo cáo theo vòng tròn tại Viện Nông nghiệp kể lại và trình bày cụ thể.

Tiếp theo tất cả những người này sẽ đi đâu - họ sẽ tự quyết định. Nhưng bạn có thể chắc chắn rằng sự lựa chọn này, giống như sự lựa chọn của một số thành viên tích cực khác trong hội khoa học Omsk, sẽ có ý thức.

Bài toán Olympic

  1. Hãy để f(x)=x1+x2f(x) = \frac{x}{\sqrt{1+x^2}}. Vẽ đồ thị hàm số
    y=lim⁡n→∞f(f(…f(x))…n)y = \lim_{n \to \infty} f\left(\frac{f\left(\dots f(x)\right)\dots}{n}\right)
    (5 điểm, 1 đội).

  2. Đặt các điện tích tương ứng với q1,q2,…,qnq_1, q_2, \dots, q_n tập trung tại các điểm A1,A2,…,AnA_1, A_2, \dots, A_n và đặt OO là một điểm nào đó. Trong vectơ tĩnh điện
    d⃗=∑i=1nqiO⃗i\vec{d} = \sum_{i=1}^{n} q_i \vec{O}_i
    được gọi là mômen lưỡng cực của hệ điện tích so với điểm OO. Rõ ràng là nếu tổng điện tích bằng 0 thì mômen lưỡng cực không phụ thuộc vào việc chọn điểm OO (3 điểm, 0 đội).

  3. Giả sử f(x)=a0+a1x+⋯+a6x6f(x) = a_0 + a_1x + \dots + a_6x^6 là một đa thức bậc sáu nào đó. Được biết, f(k)=f(−k)f(k) = f(-k) là dành cho k=1,2,3k=1, 2, 3. Chứng minh rằng f(x)f(x) là hàm số chẵn (3 điểm, 4 đội).

  4. Một đoạn có độ dài aa cho trước phải được chia bao nhiêu phần và làm thế nào để tích độ dài của tất cả các đoạn thu được càng nhỏ càng tốt? (10 điểm, đội thứ 2).

  5. Cho mm và nn là các số tự nhiên. Chứng minh rằng
    min⁡{n;m}≤33\min \left\{ \sqrt{n}; \sqrt{m} \right\} \leq \sqrt{3} \sqrt{3}
    (2 điểm, 0 đội).

  6. Chứng minh rằng ba tích (1−a)b,(1−b)c,(1−c)a(1-a)b, (1-b)c, (1-c)a gồm các số dương a<1,b<1,c<1a<1, b<1, c<1 không thể đồng thời lớn hơn 1/4 (2 điểm, 3 đội).

  7. Tìm tập hợp các điểm trên mặt phẳng cách đều hai đoạn thẳng (−1≤x≤4,y=0)(-1 \leq x \leq 4, y=0) và (−6≤y≤2,x=0)(-6 \leq y \leq 2, x=0). Xét đoạn đường - khoảng cách đến điểm gần nhất của đoạn đường (4 điểm, đội thứ 7).

  8. Tìm số dư khi chia đa thức 2x123756+2x27345+x1384−3x792+x29−x72x^{123756} + 2x^{27345} + x^{1384} - 3x^{792} + x^{29} - x^7 cho đa thức x2−1x^2 - 1 (4 điểm, 2 đội).

  9. Vẽ đồ thị hàm số y=ln⁡(x+ln⁡(x+...))y=\ln(x+\ln(x+...)) (7 điểm, 1 đội).

  10. Tìm thể tích của hình tạo bởi giao điểm của hai hình trụ tròn có bán kính RR nếu các trục của chúng cắt nhau vuông góc (6 điểm, 0 đội).

  11. Một hình tròn nội tiếp một tam giác đều có diện tích SS. Góc ở đỉnh của tam giác α\alpha. Diện tích của vòng tròn nội tiếp có diện tích lớn nhất là bao nhiêu α\alpha? (3 điểm, 3 đội).

  12. Người du lịch leo lên núi, nghỉ ngơi ở đó và đi xuống theo con đường tương tự. Thức dậy và nghỉ ngơi mất rất nhiều ngày, và toàn bộ cuộc hành trình chỉ mất chưa đầy hai ngày. Chứng minh rằng có một địa điểm mà khách du lịch có mặt vào cùng thời điểm trong ngày (3 điểm, 4 đội).

  13. Giải phương trình (3−1)sin⁡3x+2sin⁡2x+2sin⁡x=0(\sqrt{3}-1)\sin 3x+2\sin 2x+2\sin x=0 (5 điểm, 6 đội).

  14. Trong hình thang thẳng ABCDABCD, các góc AA và DD vuông góc, cạnh ABAB song song với CDCD, độ dài các cạnh ∣AB∣=a|AB|=a, ∣CD∣=b|CD|=b, ∣AD∣=c|AD|=c. Ở bên ADAD lấy điểm MM sao cho góc CMDCMD gấp đôi góc BMABMA. Điểm MM chia cạnh ADAD theo tỷ lệ nào? (5 điểm, đội thứ 4).

  15. Giải phương trình (94)y−3⋅(32)y+2=0\left(\frac{9}{4}\right)^y - 3 \cdot \left(\frac{3}{2}\right)^y + 2 = 0 (2 điểm, 52 đội).

  16. Ba con ngựa địa chất. Khoảng cách đến trại là 13,5 km. Họ có thể đến trại nhanh như thế nào nếu tốc độ của một người là 4 km/h và tốc độ của một đàn ngựa là 6 km/h? (Hai người không được ngồi trên một chuồng, không được phép cưỡi ngựa nếu không có người dẫn đường.) (5 điểm, 6 đội).

A. Vilenkin
Ảnh của tác giả

Tờ 65

tr. 63Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

63

Bằng cấp cao
9. c) 101000<9111110^{1000} < 9^{1111}. Sử dụng bất đẳng thức (1+19)9<3(1 + \frac{1}{9})^9 < 3.

π\pi là gì?

  1. Trong ABD, cạnh AD đối diện với góc tù. 2. Vẽ góc CAB1CAB_1 sao cho CAB1→=C1A1B1→\overrightarrow{CAB_1} = \overrightarrow{C_1A_1B_1}. Hãy để (AB1)∩(CB)=D(AB_1) \cap (CB) = D. Áp dụng bài toán 1. 3. Gọi PiP_i là hình chiếu của điểm MiM_i lên [Mi+1Ni+1][M_{i+1}N_{i+1}] (i=1,2,…,k−2i = 1, 2, \dots, k - 2), Pk−1P_{k-1} là hình chiếu của điểm Mk−1M_{k-1} lên [BC][BC]. Áp dụng bài toán 2 cho tam giác AM1N1,M1M2P1,M2M3P2,…,Mk−2Mk−1Pk−2,Mk−1BPk−1AM_1N_1, M_1M_2P_1, M_2M_3P_2, \dots, M_{k-2}M_{k-1}P_{k-2}, M_{k-1}BP_{k-1}. 4. Từ bài toán 3 tiếp theo là ∣AN1∣<∣AC∣k|AN_1| < \frac{|AC|}{k}. Nếu AOB→=180∘n\overrightarrow{AOB} = \frac{180^\circ}{n} và k=n+1k = n + 1 thì ∣AC∣=an2|AC| = \frac{a_n}{2}, ∣N1C∣=an+12|N_1C| = \frac{a_{n+1}}{2} (aia_i là cạnh của đa giác Πi\Pi_i). Trong trường hợp này an2−an+12<ann+2\frac{a_n}{2} - \frac{a_{n+1}}{2} < \frac{a_n}{n+2}.

Hình 1.
5. Ý tưởng chứng minh được thể hiện trong Hình 1. Với mỗi lần “cắt”, chu vi của đa giác bên ngoài giảm đi do đường đứt nét được thay thế bằng một đoạn.

Hình 2.
Được trang bị phương pháp tọa độ

  1. 11170\frac{11}{\sqrt{170}}.
  2. π3;233\frac{\pi}{3}; \frac{2\sqrt{3}}{3}.
  3. 32±33\sqrt{2} \pm \sqrt{3} xem
  4. 73;732;732\frac{7}{3}; \frac{7}{3\sqrt{2}}; \frac{7}{3\sqrt{2}}.
  5. a2a\sqrt{2}.
  6. 151345\frac{1}{5}\sqrt{1345}.
  7. agccos 67\frac{6}{7}.

Về lực ma sát

  1. ∥F⃗∥=m∣g⃗∣2(abcos⁡α−sin⁡α)\|\vec{F}\| = \frac{m|\vec{g}|}{2}\left(\frac{a}{b}\cos \alpha - \sin \alpha\right).
  2. A=m∣g⃗∣H(1+μ1+μ22ctgα)≈4,5A = m|\vec{g}|H\left(1 + \frac{\mu_1 + \mu_2}{2}\text{ctg}\alpha\right) \approx 4,5 kJ.
  3. l=H(1μ−ctgα)×(cos⁡α−μsin⁡α)2=0,25l = H\left(\frac{1}{\mu} - \text{ctg}\alpha\right) \times (\cos \alpha - \mu \sin \alpha)^2 = 0,25 m.

Bài toán độc giả của chúng tôi
(xem “Quant”, số 9, trang 29)

  1. Tại cái vạc. 1976=8·13·19.
  2. Có; Đây là những số và chỉ những số xuất hiện (theo ký hiệu thập phân) ở một trong bốn tổ hợp chữ số: 2326, 4826, 7326 hoặc 9826.
  3. U kazane và e. Số ban đầu có dạng 3n+23n+2, nó không phải là số chính phương. 4. (3), (6, 5, 4), (11).

“Số lượng” cho học sinh nhỏ tuổi
(xem Lượng tử, số 10)

  1. Bố tôi năm nay đã 40 tuổi.
  2. Xem Hình 2.
  3. Vì cái hộp không phải là hình lập phương nên chúng ta có thể giả sử rằng a>b>ca > b > c. Sau khi mở hình song song bài toán được thu gọn thành một mặt phẳng như vậy bài toán đối với hình chữ nhật có các cạnh có độ dài (a+c)(a+c) và (b+c)(b+c): hãy đánh dấu các cạnh của hình chữ nhật dọc theo đường thẳng sao cho chiều dài của đường đứt nét thu được là tối thiểu. Theo quyết định

Tờ 66

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

64

  1. Nếu hai kiểu váy khác nhau có cùng màu sắc thì người bán hàng không thể tạo ra cách trưng bày theo cách mình muốn.

Toán học cho người lao động tương lai
(xem «Kvant» số 10, trang 90)

tôi năm

  1. Đường phân giác cắt cạnh. 2. 2. 5. Nhẹ nhất là giỏ, nặng nhất là túi hành lý.

Khóa II

  1. Nó bị cấm. 2. a = 6, b = 4,5.

khóa học III

      1. 2h3\frac{2h}{\sqrt{3}}. 4. Tồn tại.

Stomakhon
(xem «Kvant» số 8)
2. a) Xem hình. 4, một; 6) xem hình. 4, b; b) xem hình. 4, θ.

Hình 4.

bài toán này là một đường đứt nét, các liên kết của nó song song với các đường chéo của hình chữ nhật và có chiều dài bằng
L=2(a+c)2+(b+c)2L = 2\sqrt{(a+c)^2+(b+c)^2}
(xem hình 3).

Đối với lời giải ban đầu bài toán điều cần thiết là tất cả các liên kết của đường đứt nét giao nhau với ranh giới của hình chữ nhật có cạnh a và b. Trong trường hợp này, bất đẳng thức sau phải đúng:
ab>c2ab > c^2 (chứng minh đi!).

Phòng đã được chuẩn bị:
A. Vilenkin, I. Klumova, T. Petrova,
A. Sosinsky, V. Tikhomirova, Y. Shinanovich

Số đã được phát hành:
M. Dubach, G. Krasikov, E. Nazarov,
A. Ponomareva, I. Smirnova

Chủ biên tập bởi L. Chernov

Biên tập nghệ thuật T. Makarova

Người hiệu đính O. Butusova, A. Ipatova

113035, Moscow M-35, B. Ordynka, 16/21, «Kvant», tel. 231-83-62
Giao tới tập 28/VIII-78
Đã ký con dấu 9/X-78
Giấy 70×108 1/16. Vật lý. lò nướng l. 4
Lò nướng có điều kiện l. 5.60 Biên tập học thuật. tôi. 6,48 T-17250
Giá 30 kopecks. Đặt hàng phiên bản 1956 301145

Nhà máy in Chekhov
Sokozpolygraphproma
Ủy ban Nhà nước
Liên Xô về công tác xuất bản,
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

SƯU TẦM
khối lập phương

Gấp khối lập phương 4x4x4
của tám yếu tố 1-8,
thể hiện trong hình.
Mỗi phần tử
bao gồm tám khối
kích thước 1x1x1.

L. Mochalov

Tờ 68

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

Chỉ số 70465
Giá 30 kopecks.

Bản vẽ này thể hiện các hình vẽ được làm từ mô hình nút thắt hình cây ba lá bằng bìa cứng. Phía trên bên trái là một mô hình hình cây ba lá riêng biệt, được làm bằng bìa cứng dưới dạng các ống song song được dán phức tạp. Bên cạnh (trên cùng bên phải) là sơ đồ chung của nút ba lá.

Phía dưới bên trái là một hình được tạo thành từ ba nút hình cây ba lá được nhóm lại xung quanh một khối trung tâm. Gần đó là hình tương tự, có thêm hình hình ba lá thứ tư; khối lập phương không còn nhìn thấy được phía sau nó nữa. Bạn có thể đọc về các nút trong bài viết. Nút thắt trên bàn “toán học” («Kvant» Số 7, 1975).