Kvant
Kvant 1979, số 8

Kvant 1979, số 8 · Trang

Tờ 1

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

KVANM 8
1979

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

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

37

Làm thế nào để đo khoảng cách giữa các điểm địa lý? Xét cho cùng, một số điểm trong số này rất quan trọng và có thể nói, bạn không hề thờ ơ với việc bạn đo khoảng cách đến Mytishchi từ điểm nào ở Moscow: kết quả có thể thay đổi gần như hai lần. Bạn có thể đọc về mối liên hệ giữa bức ảnh trên trang bìa này và vấn đề được đề cập ở trang. 37

Tờ 3

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

Được thành lập vào năm 1970
Quaim
8
1978

khoa học đại chúng
vật lý và toán học
tạp chí
Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô
và Viện Hàn lâm Khoa học Sư phạm Liên Xô

Nhà xuất bản “Khoa học”
Tòa soạn chính
văn học vật lý và toán học

Trong phòng:

  1. Tổng biên tập Viện sĩ I.K. Kioin
  2. Phó Tổng biên tập thứ nhất Viện sĩ A. N. Kolmogorov
  3. Phó Tổng biên tập thứ nhất Viện sĩ A. N. Kolmogorov
  4. Tuyển tập biên soạn:
    M. I. Bashmkov
    S. T. Bellev
    V. G. Boltyansky
    N. V. Vasiliev
    Yu. N. Efremov
    V. G. Zubov
    P. L. Kapitsa
    V. A. Kirillin
    A. I. Klimanov
    S. M. Kozel
    V. A. Leshkovtsev (phó tổng biên tập)
    L. G. Makar-Limanov
    A. I. Markushevich
    N. A. Patrikeeva
    I. S. Petrkov
    N. Kh. Rozov
    A. P. Savin
    I. SH. SLOBODETSKY
    M. L. Smolyansky (phó tổng biên tập)
    Y. A. Smorodinsky
    V. A. Fabricant
    A. T. Tsvetkov
    M. P. Shaskolskaya
    S. I. Schwartzburg
    A. I. Shirshov

Trong phòng:

E. Kuzmin, A. Shirshov. Về số e
A. Giữa. Tính toán không có tính toán
P. Vinokur. Brownie, thầy phù thủy và… máy cộng hưởng Helmholtz
A. Virsky, A. Zvonikin. Hình bầu dục, hình số tám, hai hình bầu dục…
S. Berkolaiko. Intergal giúp chứng minh bất đẳng thức Cauchy

Phòng thí nghiệm “Lượng tử”
V. Mayer. Thí nghiệm với một thìa nước dùng

vòng tròn toán học
A. Lopshitz. Vector lời giải ảnh hưởng bài toán

Cuốn sách vấn đề “Quanta”
Bài toán M576—M580; F588—F592
Lời giải bài toán M521—M527; F533—F536

«Kvant» cho học sinh nhỏ
Bài toán
A. Savin. Câu đố vui
Những bức tranh mới cho kính vạn hoa

Đánh giá, thư mục
N. Rozov. Có tính đến chuyên môn
V. Boltyansky, M. Smolyansky. Qua những trang sách mới
E. Levitan. Hướng dẫn về Mê cung ngôi sao

Thông tin
V. Bolshakov. Quan điểm kỹ thuật lâu đời nhất của đất nước
E. Marchenko. Trường thông tin tại NSU
A. Vasiliev. Trường thể chất buổi tối

Đáp số, gợi ý, lời giải
Bìa của chúng tôi (tr. 36, 37)
Trộn (tr. 8, 17, 25, 35, 37)

© Tòa soạn chính văn học vật lý và toán học của nhà xuất bản Nauka, «Kvant», 1979

Tờ 4

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

2

Alexey Ivanovich Markushevich

Ngày 4 tháng 6 năm 1979, thọ 72 tuổi, thành viên ban biên tập tạp chí «Kvant», nhà toán học và giáo viên nổi tiếng Liên Xô, nhà tổ chức giáo dục công nổi tiếng ở nước ta, thành viên CPSU, viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Sư phạm Liên Xô, giáo sư Đại học Mátxcơva, Alexei Ivanovich Markushevich, qua đời.

A. I. Markushevich sở hữu một số lượng lớn các bài báo, chuyên khảo và sách giáo khoa về lý thuyết hàm biến phức, về lịch sử và phương pháp toán học. A. I. Markushevich dành nhiều sự quan tâm cho việc phổ biến khoa học. Ông là tác giả của một số cuốn sách dành cho học sinh: “Diện tích và logarit”, “Số phức và ánh xạ tuân thủ”, “Chuỗi lặp lại”, “Chuỗi”, v.v. Với sự tham gia tích cực của ông, các ấn phẩm nổi tiếng như “Bách khoa toàn thư dành cho trẻ em”, “Bách khoa toàn thư về toán tiểu học”, “Lịch sử toán học Nga” đã được biên soạn và xuất bản. Alexey Ivanovich đóng vai trò quan trọng trong việc tổ chức tạp chí khoa học và toán học nổi tiếng «Kvant» và với tư cách là thành viên ban biên tập kể từ khi thành lập tạp chí, ông đã liên tục hỗ trợ đáng kể cho việc xuất bản của tạp chí. A. I. Markushevich đã có đóng góp đáng chú ý cho sự phát triển của trường học và khoa học sư phạm Liên Xô, làm việc trong nhiều năm với tư cách là Thứ trưởng Bộ giáo dục thứ nhất của RSFSR, phó chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học Sư phạm của RSFSR và Học viện Khoa học Sư phạm của Liên Xô.

Tờ 5

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

3

Về số e

  1. e là gì?

Ở trường, ngay từ lớp 5, bạn đã được làm quen với số π, con số này có lịch sử rất lâu đời, khởi đầu của nó đã bị thất lạc trong sương mù thời gian, trong thế giới cổ đại *). Rồi bạn gặp anh ấy vào năm lớp tám, lớp chín, lớp mười. Bạn chỉ bắt gặp số e vào cuối năm lớp mười. Tuy nhiên, con số đáng chú ý này, được đưa vào sử dụng vào thế kỷ 18 cùng với sự phát triển của giải tích toán học, gần như đóng một vai trò quan trọng hơn trong toán học hiện đại.

Trong sách giáo khoa của trường có hai định nghĩa về số e. Trong trường hợp thứ hai (chúng ta không cần số thứ nhất), số e là giới hạn của dãy xn=(1+1n)nx_n = \left(1 + \frac{1}{n}\right)^n. Hãy chứng minh rằng giới hạn này tồn tại.

Bổ đề 1. Với mọi m, n

(1+1n)n<(1+1m)m+1.\left(1 + \frac{1}{n}\right)^n < \left(1 + \frac{1}{m}\right)^{m+1}.

(1)

bất đẳng thức (1) rất dễ chứng minh bằng bất đẳng thức Cauchy nổi tiếng:

a1⋅a2⋅⋯⋅ann<a1+a2+⋯+ann,\sqrt[n]{a_1 \cdot a_2 \cdot \dots \cdot a_n} < \frac{a_1 + a_2 + \dots + a_n}{n},

(2)

trong đó a1,a2,…,ana_1, a_2, \dots, a_n là các số dương, trong đó có các số khác nhau**). Từ (2)

1+1nn(1−1m+1)m+1<n(1+1n)+(m+1)(1−1m+1)m+n+1=1,\sqrt[n]{1 + \frac{1}{n}} \left(1 - \frac{1}{m+1}\right)^{m+1} < \frac{n \left(1 + \frac{1}{n}\right) + (m+1) \left(1 - \frac{1}{m+1}\right)}{m+n+1} = 1,

từ đâu (1+1n)n(1−1m+1)m+1<1\left(1 + \frac{1}{n}\right)^n \left(1 - \frac{1}{m+1}\right)^{m+1} < 1 và (1+1n)n<(1+1m)m+1.\left(1 + \frac{1}{n}\right)^n < \left(1 + \frac{1}{m}\right)^{m+1}.

Bổ đề 2. Dãy số (xn)(x_n) tăng dần.

Bằng chứng. Chúng ta hãy biểu thị (1+1n)n+1\left(1 + \frac{1}{n}\right)^n+1 bằng yny_n. Theo Bổ đề 1, xn(n+2)<yn+1x_{n(n+2)} < y_{n+1}, đó là

(1+1n(n+2))n(n+2)<(1+1n+1)n+2.\left(1 + \frac{1}{n(n+2)}\right)^{n(n+2)} < \left(1 + \frac{1}{n+1}\right)^{n+2}.

*) Nhiều chi tiết thú vị về số π có thể được tìm thấy trong cuốn sách của F. Kymen và “Lịch sử của số π” (M., “Nauka”, 1971). Xem thêm bài viết của A. Zvonkin “Pi là gì?” («Kvant», 1978, số 11).

**) Hãy thử tự mình chứng minh điều đó. Bạn cũng có thể đọc bằng chứng của anh ấy trên trang. 26.

Tờ 6

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

4

Có nghĩa,

(1+1n(n+2))n<1+1n+1.\left(1 + \frac{1}{n(n+2)}\right)^n < 1 + \frac{1}{n+1}.

Vì vậy, (1+1n(n+2))n=(n+1)2nnn(n+2)n<n+2n+1.\left(1 + \frac{1}{n(n+2)}\right)^n = \frac{(n+1)^2n}{n^n(n+2)^n} < \frac{n+2}{n+1}.

Vì vậy (n+1n)n<(n+2n+1)n+1\left(\frac{n+1}{n}\right)^n < \left(\frac{n+2}{n+1}\right)^{n+1} hoặc xn<xn+1.x_n < x_{n+1}.

Từ Bổ đề 1, 2 và định lý Weierstrass suy ra rằng dãy (xn)(x_n) có giới hạn. Ký hiệu ee cho giới hạn này được đưa ra bởi L. Euler (1707–1783).

Bài tập. Chứng minh rằng lim⁡n→∞yn=e\lim_{n \to \infty} y_n = e và với mọi m,nm, n

xn<e<ym.x_n < e < y_m.

Số ee cũng có thể được định nghĩa là giới hạn của chuỗi sn=1+11!+12!+⋯+1n!s_n = 1 + \frac{1}{1!} + \frac{1}{2!} + \dots + \frac{1}{n!}. Hãy chứng minh điều đó. Theo công thức Newton

xn=1+n⋅1n+n(n−1)2!⋅1n2+⋯+n(n−1)⋅⋯⋅(n−k+1)k!⋅1nk+⋯+1nn=1+1+12!(1−1n)+⋯+1k!(1−1n)×(1−2n)……(1−k−1n)×(1−2n)……(1−n−1n).x_n = 1 + n \cdot \frac{1}{n} + \frac{n(n-1)}{2!} \cdot \frac{1}{n^2} + \dots + \frac{n(n-1) \cdot \dots \cdot (n-k+1)}{k!} \cdot \frac{1}{n^k} + \dots + \frac{1}{n^n} = 1 + 1 + \frac{1}{2!} \left(1 - \frac{1}{n}\right) + \dots + \frac{1}{k!} \left(1 - \frac{1}{n}\right) \times \left(1 - \frac{2}{n}\right) \dots \dots \left(1 - \frac{k-1}{n}\right) \times \left(1 - \frac{2}{n}\right) \dots \dots \left(1 - \frac{n-1}{n}\right).

(Từ (3), cũng rõ ràng là dãy (xn)(x_n) đang tăng dần.) Bằng cách loại bỏ các thừa số trong ngoặc đơn, chúng ta sẽ tăng từng số hạng ở vế phải của đẳng thức (4). Do đó, xn<snx_n < s_n (tại n>1n > 1).

Bây giờ chúng tôi sửa một k>1k > 1 tùy ý. Giả sử rằng n>kn > k, chúng tôi loại bỏ tất cả các số hạng ở vế phải của đẳng thức (3), bắt đầu bằng (k+2)(k+2). chúng tôi nhận được

xn>1+1+12!(1−1n)+⋯+1k!(1−1n)(1−2n)……(1−k−1n).x_n > 1 + 1 + \frac{1}{2!} \left(1 - \frac{1}{n}\right) + \dots + \frac{1}{k!} \left(1 - \frac{1}{n}\right) \left(1 - \frac{2}{n}\right) \dots \dots \left(1 - \frac{k-1}{n}\right).

Đối với n→∞n \to \infty (và cố định kk), vế phải của bất đẳng thức (4) có xu hướng sks_k. Vượt qua giới hạn của bất đẳng thức (4), ta thu được e⩾ske \geqslant s_k. Vì vậy, xn<sn⩽ex_n < s_n \leqslant e. Từ lim⁡n→∞xn=e\lim_{n \to \infty} x_n = e chúng ta nhận được lim⁡n→∞sn=e.\lim_{n \to \infty} s_n = e. Do đó,

e=1+11!+12!+⋯+1n!+… .e = 1 + \frac{1}{1!} + \frac{1}{2!} + \dots + \frac{1}{n!} + \dots.

Chuỗi (sn)(s_n) thuận tiện hơn nhiều khi sử dụng để tính các giá trị gần đúng của số ee so với chuỗi (xn)(x_n). Hãy ước tính sự khác biệt e−sne - s_n. Từ (5)

e−sn=1(n+1)!+1(n+2)!+⋯=e - s_n = \frac{1}{(n+1)!} + \frac{1}{(n+2)!} + \dots =

=1(n+1)![1+1n+2+1(n+2)(n+3)+… ]<= \frac{1}{(n+1)!} \left[ 1 + \frac{1}{n+2} + \frac{1}{(n+2)(n+3)} + \dots \right] <

<1(n+1)![1+1n+2+1(n+2)2+… ]=< \frac{1}{(n+1)!} \left[ 1 + \frac{1}{n+2} + \frac{1}{(n+2)^2} + \dots \right] =

=1(n+1)!⋅11−1n+2=n+2(n+1)2⋅n!<1n⋅n!.= \frac{1}{(n+1)!} \cdot \frac{1}{1 - \frac{1}{n+2}} = \frac{n+2}{(n+1)^2 \cdot n!} < \frac{1}{n \cdot n!}.

Tờ 7

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

Kết quả thu được có thể viết dưới dạng đẳng thức

e=sn+θnn⋅n!(0<θn<1).e = s_n + \frac{\theta_n}{n \cdot n!} \quad (0 < \theta_n < 1).

Từ (6) dễ dàng suy ra tính vô tỷ của số ee. Thật vậy, giả sử rằng e=pqe = \frac{p}{q}. thì q!eq!e là một số nguyên. Từ (6) tại n=an=a

q!e=q!+q!+q!2!+⋯+q!q!+θqq.q!e = q! + q! + \frac{q!}{2!} + \dots + \frac{q!}{q!} + \frac{\theta_q}{q}.

Hóa ra θqq\frac{\theta_q}{q} là một số nguyên, rõ ràng là sai. Đây là chữ số thập phân đầu tiên của số ee.

e=2,718281828459045…e = 2,718281828459045\dots

  1. Vấn đề về phân vùng

Con số ee, con cưng của giải tích toán học và lý thuyết hàm số, xuất hiện khá bất ngờ trong một số bài toán tổ hợp. Hãy xem xét một bài toán như vậy.

Hãy bắt đầu với một ví dụ. Tập hợp hai phần tử {a1,a2}\{a_1, a_2\} có thể được phân chia thành các tập con rời rạc (khi nói về phân vùng, chúng được gọi là các lớp) theo hai cách: đây là phân vùng “từng phần đất” {a1},{a2}\{a_1\}, \{a_2\} và phân vùng “số nguyên” suy biến {a1,a2}\{a_1, a_2\}. Các phân vùng tương tự tồn tại (cho n>2n>2) cho bất kỳ bộ phần tử nn nào. Tại n=3n=3, ba phân vùng nữa được thêm vào chúng (Hình 1).

Chúng ta hãy biểu thị số phân vùng của phần tử nn được đặt bởi τ(n)\tau(n) *).

Rõ ràng là τ(0)=τ(1)=1\tau(0) = \tau(1) = 1. Như chúng tôi vừa lưu ý, τ(2)=2\tau(2) = 2, τ(3)=5\tau(3) = 5. τ(n)\tau(n) bằng bao nhiêu đối với nn tùy ý? Có thể chỉ ra một số công thức đơn giản cho τ(n)\tau(n) không?

Như thường thấy trong các bài toán tổ hợp, rất dễ tìm thấy mối quan hệ truy hồi liên quan đến τ(n)\tau(n) với các giá trị τ(k)\tau(k) của k<nk < n.

Hãy để M={a1,a2,…,an}M = \{a_1, a_2, \dots, a_n\}. Chúng ta hãy sắp xếp tất cả các phân vùng của tập hợp MM tùy thuộc vào số lượng kk các phần tử của lớp trong đó phần tử a1a_1 nằm trong một phân vùng nhất định. Số kk có thể bằng 1,2,…,nn. Đối với kk cố định, số lượng phân vùng như vậy rõ ràng bằng Cn−1k−1τ(n−k)C_{n-1}^{k-1}\tau(n-k).

Vì vậy, τ(n)=∑k=1nCn−1k−1τ(n−k)\tau(n) = \sum_{k=1}^{n} C_{n-1}^{k-1}\tau(n-k). Thật dễ dàng để kiểm tra điều đó

∑k=1nCn−1k−1τ(n−k)=∑k=0n−1Cn−1k−1τ(k).\sum_{k=1}^{n} C_{n-1}^{k-1}\tau(n-k) = \sum_{k=0}^{n-1} C_{n-1}^{k-1}\tau(k).

Tất nhiên rồi,

τ(n)=∑k=0n−1Cn−1k−1τ(k).\tau(n) = \sum_{k=0}^{n-1} C_{n-1}^{k-1}\tau(k).

Sử dụng công thức (7), dễ dàng tính được τ(4)=15\tau(4)=15, τ(5)=52\tau(5)=52, τ(6)=203\tau(6)=203, τ(7)=877\tau(7)=877, τ(8)=4140\tau(8)=4140—khi nn tăng, số τ(n)\tau(n) tăng nhanh.

*) Các số τ(n)\tau(n) được gọi là số Bell («Kvant», 1978, số 7).

Tờ 8

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

6

Chúng ta sẽ sử dụng công thức truy hồi (7) để chứng minh một phát biểu yêu thích trong đó cần kiểm tra số ee:

e⋅τ(n)=1n1!+2n2!+⋯+knk!+…(n⩾1)e \cdot \tau(n) = \frac{1^n}{1!} + \frac{2^n}{2!} + \dots + \frac{k^n}{k!} + \dots \quad (n \geqslant 1)

Bằng chứng. Hãy sử dụng phương pháp quy nạp toán học. Vì n=1n=1 (8) đúng do (5). Bây giờ chúng ta giả sử rằng (8) đúng với mọi số nhỏ hơn một số nn; Hãy chứng minh điều đó thì nó cũng đúng với nn. Theo (5) và theo giả thuyết quy nạp, các đẳng thức sau đây đúng:

e⋅τ(0)=1+11!+12!+⋯+1k!+…e \cdot \tau(0) = 1 + \frac{1}{1!} + \frac{1}{2!} + \dots + \frac{1}{k!} + \dots

e⋅τ(1)=11!+22!+⋯+kk!+…e \cdot \tau(1) = \frac{1}{1!} + \frac{2}{2!} + \dots + \frac{k}{k!} + \dots

e⋅τ(2)=121!+222!+⋯+k2k!+…e \cdot \tau(2) = \frac{1^2}{1!} + \frac{2^2}{2!} + \dots + \frac{k^2}{k!} + \dots

e⋅τ(n−1)=1n−11!+2n−12!+⋯+kn−1k!+…e \cdot \tau(n-1) = \frac{1^{n-1}}{1!} + \frac{2^{n-1}}{2!} + \dots + \frac{k^{n-1}}{k!} + \dots

(Các tổng vô hạn ở vế phải tất nhiên phải được hiểu là tổng một phần giới hạn.) Chúng ta hãy cộng các đẳng thức này theo từng số hạng với các hệ số tương ứng với Cn−10,Cn−11,Cn−12,…,Cn−1n−1C_{n-1}^0, C_{n-1}^1, C_{n-1}^2, \dots, C_{n-1}^{n-1}. Ở vế trái, theo (7), ta được e⋅τ(n)e \cdot \tau(n), ở vế phải

1+φ(1)1!+φ(2)2!+⋯+φ(k)k!+…1 + \frac{\varphi(1)}{1!} + \frac{\varphi(2)}{2!} + \dots + \frac{\varphi(k)}{k!} + \dots

ở đâu φ(t)=Cn−10+Cn−11t+Cn−12t2+⋯+Cn−1n−1tn−1=(1+t)n−1\varphi(t) = C_{n-1}^0 + C_{n-1}^1 t + C_{n-1}^2 t^2 + \dots + C_{n-1}^{n-1} t^{n-1} = (1+t)^{n-1}.

Kể từ đây,

e⋅τ(n)=1+2n−11!+3n−12!+⋯+(k+1)n−1k!+⋯=1n1!+2n2!+3n3!+⋯+(k+1)n(k+1)!+…e \cdot \tau(n) = 1 + \frac{2^{n-1}}{1!} + \frac{3^{n-1}}{2!} + \dots + \frac{(k+1)^{n-1}}{k!} + \dots = \frac{1^n}{1!} + \frac{2^n}{2!} + \frac{3^n}{3!} + \dots + \frac{(k+1)^n}{(k+1)!} + \dots

Q.E.D. Từ (8) chúng ta có được một công thức đẹp

τ(n)=1e∑k=1∞knk!\tau(n) = \frac{1}{e} \sum_{k=1}^{\infty} \frac{k^n}{k!}

tuy nhiên, bất tiện cho việc tính τ(n)\tau(n). Dưới đây chúng ta sẽ thu được các công thức hữu hạn (không thông qua một chuỗi) đơn giản (theo nghĩa “không lặp lại”) để tính τ(n)\tau(n).

Chúng ta hãy gọi thứ hạng của một phân vùng nhất định bằng số lớp mà nó bao gồm. Chúng ta hãy biểu thị bằng cn,kc_{n,k} số phân vùng xếp hạng kk của tập hợp phần tử nn ∗^*. Rõ ràng, thứ hạng chỉ có thể lấy các giá trị 1,2,…,n1,2,\dots,n; Đó là lý do tại sao

τ(n)=∑k=1ncn,k.\tau(n) = \sum_{k=1}^{n} c_{n,k}.

Đối với k>nk>n chúng tôi đặt cn,k=0c_{n,k}=0.

Đối với các số cn,kc_{n,k} dễ dàng có được quan hệ truy hồi. Hãy để M={a1,a2,…,an},M′={a2,…,an}M=\{a_1,a_2,\dots,a_n\}, M'=\{a_2,\dots,a_n\}. Hãy chia các phân vùng của tập hợp

∗^*

*) Các số cn,kc_{n,k} được gọi là số Stirling.

Tờ 9

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

7

stva MM thứ hạng kk thành hai nhóm - thành các phân vùng chứa tập hợp một màu xanh lá cây {a1}\{a_1\} như một lớp phân vùng và không chứa. Rõ ràng là có nhiều phân vùng thuộc loại đầu tiên bằng số phân vùng của tập hợp M′M' thứ hạng k−1k-1, đó là cn−1,k−1c_{n-1,k-1}; phân vùng loại thứ hai - trong kk gấp nhiều lần so với phân vùng của tập hợp M′M' thứ hạng kk (yếu tố a1a_1 có thể được đặt trong bất kỳ kk thiết lập các lớp phân vùng M′M'), đó là k⋅cn−1,kk \cdot c_{n-1,k}. Vì vậy, khi n>1,k>1n > 1, k > 1

cn,k=cn−1,k−1+k⋅cn−1,k.(10)c_{n,k} = c_{n-1,k-1} + k \cdot c_{n-1,k}. \tag{10}

Hãy để chúng tôi chứng minh điều đó với n⩾1,k⩾1n \geqslant 1, k \geqslant 1

cn,k=∑s=0k−1(−1)s(k−s)n−1s!(k−s−1)!.(11)c_{n,k} = \sum_{s=0}^{k-1} \frac{(-1)^s (k-s)^{n-1}}{s! (k-s-1)!}. \tag{11}

Chúng ta hãy biểu thị thương số đúng lời giải (11) bằng bn,kb_{n,k}. Nếu k=1k=1 thì bn,1=1=cn,1b_{n,1} = 1 = c_{n,1}. Nếu k>1k > 1 và n=1n=1 thì

b1,k=∑s=0k−1(−1)ss!(k−s−1)!=1(k−1)!∑s=0k−1(−1)sCk−1s=1(k−1)!(1−1)k−1=0=c1,k.b_{1,k} = \sum_{s=0}^{k-1} \frac{(-1)^s}{s! (k-s-1)!} = \frac{1}{(k-1)!} \sum_{s=0}^{k-1} (-1)^s C_{k-1}^s = \frac{1}{(k-1)!} (1-1)^{k-1} = 0 = c_{1,k}.

Cuối cùng, nếu k>1k > 1 và n>1n > 1 thì

bn,k=∑s=0k−1(−1)s(k−s)n−1s!(k−s−1)!=∑s=0k−1(−1)s(k−s)n−2⋅(k−s)s!(k−s−1)!=k∑s=0k−1(−1)s(k−s)n−2s!(k−s−1)!+∑s=0k−1(−1)s+1(k−s)n−2⋅ss!(k−s−1)!=k⋅bn−1,k+∑s=1k−1(−1)s+1(k−s)n−2s!(k−s−1)!=k⋅bn−1,k+∑s=0k−1(−1)s+1(k−s)n−2s!(k−s−1)!=k⋅bn−1,k+bn−1,k−1.b_{n,k} = \sum_{s=0}^{k-1} \frac{(-1)^s (k-s)^{n-1}}{s! (k-s-1)!} = \sum_{s=0}^{k-1} \frac{(-1)^s (k-s)^{n-2} \cdot (k-s)}{s! (k-s-1)!} = k \sum_{s=0}^{k-1} \frac{(-1)^s (k-s)^{n-2}}{s! (k-s-1)!} + \sum_{s=0}^{k-1} \frac{(-1)^s+1 (k-s)^{n-2} \cdot s}{s! (k-s-1)!} = k \cdot b_{n-1,k} + \sum_{s=1}^{k-1} \frac{(-1)^s+1 (k-s)^{n-2}}{s! (k-s-1)!} = k \cdot b_{n-1,k} + \sum_{s=0}^{k-1} \frac{(-1)^s+1 (k-s)^{n-2}}{s! (k-s-1)!} = k \cdot b_{n-1,k} + b_{n-1,k-1}.

Do đó, các số cn,kc_{n,k} và bn,kb_{n,k} thỏa mãn cùng một quan hệ rerent của dạng (10); Ngoài ra, “giá trị ban đầu” của chúng: cho k=1k=1 (và bất kỳ n⩾1n \geqslant 1) và cho n=1n=1 (và bất kỳ k⩾1k \geqslant 1) trùng khớp. Do đó (Hình 2), cn,k=bn,kc_{n,k} = b_{n,k} với mọi n⩾1n \geqslant 1 và k⩾1k \geqslant 1.

Từ (9) và (11)

τ(n)=∑k=1n∑s=0k−1(−1)s(k−s)n−1s!(k−s−1)!.(12)\tau(n) = \sum_{k=1}^{n} \sum_{s=0}^{k-1} \frac{(-1)^s (k-s)^{n-1}}{s! (k-s-1)!}. \tag{12}

Chúng ta hãy biểu thị k−sk-s bằng tt; thì 1⩽t⩽n1 \leqslant t \leqslant n. Đối với tt cố định trong tổng kép (12), ss có thể thay đổi từ 0 đến n−tn-t. Thu thập các hệ số của tn−1t^{n-1}, chúng ta có thể sử dụng công thức (12) để chuyển nó về dạng

τ(n)=∑t=1n(∑s=0n−t(−1)ss!)tn−1(t−1)!.\tau(n) = \sum_{t=1}^{n} \left( \sum_{s=0}^{n-t} \frac{(-1)^s}{s!} \right) \frac{t^{n-1}}{(t-1)!}.

Tờ 10

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

8

Các số cn,kc_{n,k}, vốn có ý nghĩa tổ hợp rõ ràng, bất ngờ xuất hiện trong một đại số bài toán gắn liền với các đa thức.

Đặt x(1)=x,x(2)=x(x−1),x(3)=x(x−1)(x−2)x^{(1)} = x, x^{(2)} = x (x-1), x^{(3)} = x (x-1)(x-2), v.v. Các đa thức 1, x(1),x(2),…,x(n)x^{(1)}, x^{(2)}, \dots, x^{(n)} có bậc 0, 1, 2, …, nn tương ứng. Do đó, bất kỳ đa thức bậc nào xx không cao hơn nn đều có thể được biểu diễn duy nhất dưới dạng tổng của các đa thức này (với một số hệ số). Đặc biệt,

xn=an,1x(1)+an,2x(2)+⋯+an,nx(n)x^n = a_{n,1}x^{(1)} + a_{n,2}x^{(2)} + \dots + a_{n,n}x^{(n)}

(13)

Đối với một số số an,ka_{n,k}, (n⩾1,1⩽k⩽n)(n \geqslant 1, 1 \leqslant k \leqslant n). Đối với k>nk > n chúng tôi đặt an,k=0a_{n,k} = 0. Hóa ra an,k=cn,ka_{n,k} = c_{n,k}. Hãy chứng minh điều đó.

Đặt x=1x = 1 trong (13), chúng ta thu được an,1=1=cn,1a_{n,1} = 1 = c_{n,1}. Nếu k>1k > 1 và n=1n = 1 thì a1,k=0=c1,ka_{1,k} = 0 = c_{1,k}. Bây giờ hãy đặt k>1k > 1 và n>1n > 1.

xn=∑k=1nan,kx(k)=x⋅xn−1=x⋅∑i=1n−1an−1,ix(i)=∑i=1n−1an−1,ix(i)[(x−i)+i]=x^n = \sum_{k=1}^{n} a_{n,k} x^{(k)} = x \cdot x^{n-1} = x \cdot \sum_{i=1}^{n-1} a_{n-1,i} x^{(i)} = \sum_{i=1}^{n-1} a_{n-1,i} x^{(i)} \left[ (x-i) + i \right] =

=∑i=1n−1an−1,i[x(i)(x−i)+ix(i)]=∑i=1n−1an−1,i[x(i+1)+ix(i)]=∑i=1n−1an−1,ix(i+1)+= \sum_{i=1}^{n-1} a_{n-1,i} \left[ x^{(i)} (x-i) + ix^{(i)} \right] = \sum_{i=1}^{n-1} a_{n-1,i} \left[ x^{(i+1)} + ix^{(i)} \right] = \sum_{i=1}^{n-1} a_{n-1,i} x^{(i+1)} +

+∑i=1n−1an−1,iix(i)+ \sum_{i=1}^{n-1} a_{n-1,i} ix^{(i)}

So sánh các hệ số tại x(k)x^{(k)}, ta thu được an,k=an−1,k−1+k⋅an−1,ka_{n,k} = a_{n-1,k-1} + k \cdot a_{n-1,k}. Như trên, nó tuân theo an,k=cn,ka_{n,k} = c_{n,k} cho tất cả n,kn, k.

Luật pháp không có nó. Chứng minh đẳng thức:

τ(n−1)=∑t=0n−1(−1)tCn−1tτ(n−t).\tau(n-1) = \sum_{t=0}^{n-1} (-1)^t C_{n-1}^t \tau(n-t).

HÃY TÍNH SỐ ee

Chúng ta. 4 người ta đã chứng minh rằng số e=lim⁡n→∞(1+1n)ne = \lim_{n \to \infty} \left(1 + \frac{1}{n}\right)^n bằng tổng của chuỗi 1+11!+12!+…1 + \frac{1}{1!} + \frac{1}{2!} + \dots. Tuy nhiên, có thể chỉ định một chuỗi có tổng từng phần hội tụ về ee nhanh nhất so với tổng từng phần của chuỗi 1+11!+12!+…1 + \frac{1}{1!} + \frac{1}{2!} + \dots. Dưới đây là một số bài toán, cách giải mà với sự trợ giúp của một số phép tính, bạn sẽ học cách tính chính xác nhiều chữ số của số ee.

  1. Chứng minh rằng với n⩾2n \geqslant 2 đẳng thức sau đúng:

1+1+12!+1 + 1 + \frac{1}{2!} +

+13!+⋯+1n!++ \frac{1}{3!} + \dots + \frac{1}{n!} +

+1n⋅n!=3−11⋅2⋅2!−+ \frac{1}{n \cdot n!} = 3 - \frac{1}{1 \cdot 2 \cdot 2!} -

−12⋅3⋅3!−⋯−1(n−1)⋅n⋅n!-\frac{1}{2 \cdot 3 \cdot 3!} - \dots - \frac{1}{(n-1) \cdot n \cdot n!}

Gợi ý. Áp dụng phương pháp quy nạp toán học.

  1. Chứng minh rằng

e=3−e = 3 -

−∑n=0∞1(n+1)⋅(n+2)⋅(n+2)!- \sum_{n=0}^{\infty} \frac{1}{(n+1) \cdot (n+2) \cdot (n+2)!}

  1. Chứng minh rằng

e=8732−e = \frac{87}{32} -

−∑n=0∞1(n+4)⋅(n+5)⋅(n+5)!- \sum_{n=0}^{\infty} \frac{1}{(n+4) \cdot (n+5) \cdot (n+5)!}

  1. e=8732−e = \frac{87}{32} - −∑n=0∞1(n+4)⋅(n+5)⋅(n+5)!−- \sum_{n=0}^{\infty} \frac{1}{(n+4) \cdot (n+5) \cdot (n+5)!} - −Rk- R_k. Đánh giá phần còn lại RkR_k.

  2. Tính giá trị gần đúng của ee, lấy mục tiêu của chuỗi (1) và ước tính độ chính xác của phép tính gần đúng.

  3. Chứng minh rằng

∑n=0∞1(n+4)⋅(n+5)⋅(n+5)!<0,00047.\sum_{n=0}^{\infty} \frac{1}{(n+4) \cdot (n+5) \cdot (n+5)!} < 0,00047.

G. Sorokin

Tờ 11

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

A. Miedal

Tính toán
không cần tính toán

Nếu toán học là nghệ thuật tránh tính toán thì vật lý lý thuyết là nghệ thuật tính toán không có toán học.

Tuyên bố được đưa ra dưới dạng một đoạn văn phát sinh do tranh chấp giữa các nhà vật lý và toán học và cần được làm rõ. Hơn nữa, những phép tính đơn giản nhất trong vật lý không thể được thực hiện nếu không có toán học. Tuy nhiên, ở giai đoạn đầu tiên, giai đoạn quan trọng nhất trong công việc của nhà vật lý lý thuyết, khi bức tranh vật lý của hiện tượng được thiết lập, toán học lùi dần về phía sau và chỉ đóng vai trò phụ trợ. Nhưng trước khi nói về mối liên hệ giữa vật lý và toán học, bạn nên biết vật lý lý thuyết là gì.

I. CÁC NHÀ VẬT LÝ LÀM VIỆC NHƯ THẾ NÀO?

Các nhà thí nghiệm và lý thuyết

Có hai loại nhà vật lý - nhà thí nghiệm và nhà lý thuyết, và hai nghề này hầu như không bao giờ được kết hợp trong một người. Các nhà vật lý thực nghiệm nghiên cứu sự tương ứng giữa các đại lượng vật lý hay nói một cách trang trọng hơn là khám phá các quy luật tự nhiên bằng cách sử dụng các thiết lập thí nghiệm, nghĩa là đo các đại lượng vật lý bằng một dụng cụ. Để làm được điều này, bạn cần hiểu sâu sắc các hiện tượng đang được nghiên cứu để biết cái gì và cách đo lường. Nhà vật lý lý thuyết

Tờ 12

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

10

nghiên cứu thiên nhiên chỉ sử dụng giấy và bút chì, nghĩa là mối quan hệ suy luận giữa các đại lượng có thể quan sát được, dựa trên các định luật lý thuyết và thực nghiệm đã được tìm thấy trước đó của tự nhiên. Lý do tách biệt hai quá trình này không chỉ vì mỗi quá trình đòi hỏi kiến ​​​​thức đặc biệt của riêng mình: kiến ​​thức về các phương pháp đo lường - trong một trường hợp, và sự thông thạo bộ máy tư duy toán học và các hình thức trực giác khác nhau. Trực giác, tức là khả năng nhận biết con đường đúng đắn, đóng một vai trò quan trọng, đặc biệt là trong giai đoạn đầu làm việc. Thật không may, năng khiếu trực giác không nảy sinh ngay lập tức mà là kết quả của sự làm việc chăm chỉ, như một phần thưởng cho lời giải của nhiều bài toán khoa học.

Vì vật lý lý thuyết đề cập đến những khái niệm trừu tượng hơn vật lý thực nghiệm nên vật lý lý thuyết đòi hỏi một dạng trực giác trừu tượng hơn, đôi khi gần với trực giác của toán học. Trong thế kỷ trước, khi vật lý chưa chuyên sâu đến vậy, nhiều nhà vật lý đã kết hợp cả hai quá trình. Do đó, Maxwell, người về mặt lý thuyết đã thu được các phương trình mô tả mọi hiện tượng điện từ, cũng tham gia vào các thí nghiệm. Hertz, người đã khám phá ra sóng điện từ bằng thực nghiệm, cũng là một nhà khoa học lý thuyết giỏi. Chưa hết, trong mỗi trường hợp, có thể chỉ ra đám rước nào là đám rước chính: đối với Maxwell, đó là vật lý lý thuyết, và đối với Hertz, đó là vật lý thực nghiệm.

Vào thế kỷ 20, một trong những ví dụ đáng chú ý nhất về nhà vật lý “phổ quát” - vừa là nhà lý thuyết vừa là nhà thực nghiệm - là Enrico Fermi. Cùng với nhiều công trình khác, Fermi đã tạo ra lý thuyết về sự phân rã phóng xạ và cùng với các nhà vật lý trong nhóm của ông đã phát hiện ra các nguyên tố phóng xạ nhân tạo thực nghiệm phát sinh khi bị neutron bắn phá.

Một ví dụ khác về một nhà lý thuyết xuất sắc gắn liền với thực nghiệm là Viện sĩ G.I. Nụ-

ker, người đã kết hợp vật lý lý thuyết với những ý tưởng kỹ thuật thay thế. Ông lãnh đạo việc phát triển lý thuyết và triển khai thực tế máy gia tốc sử dụng các chùm hạt tích điện va chạm tại Thị trấn Học viện Novosibirsk.

Tuy nhiên, đây là những trường hợp ngoại lệ hiếm hoi, và một người trẻ quan tâm đến vật lý phải tự mình quyết định mình chọn cách nào trong hai đám rước.

Trong phần tiếp theo chúng ta sẽ nói về công việc của các nhà vật lý lý thuyết.

Vật lý và toán học

Vì vậy, bài toán của một nhà vật lý lý thuyết là thu được mối quan hệ giữa các đại lượng có thể quan sát được bằng các phép tính toán học. Điều này không có nghĩa là vật lý lý thuyết là một cái gì đó của toán học ứng dụng sao? Quan điểm này là hoàn toàn sai lầm. Cả về bản chất của bài toán và phương pháp tiếp cận vấn đề, toán học và vật lý lý thuyết đều khác nhau về mặt phân loại.

Trong toán học, vai trò quan trọng nhất của các khía cạnh toán học, đó là tính không thể hoàn hảo về mặt logic của tất cả các kết luận phát sinh từ các tiên đề được chấp nhận và nghiên cứu về tất cả các mối quan hệ logic có thể có. Bài toán các nhà vật lý - để có được một bức tranh chính xác nhất có thể về thế giới mà không có “luật chơi” nghiêm ngặt, sử dụng tất cả các sự kiện lý thuyết và thực nghiệm đã biết, sử dụng những sự kiện cơ bản dựa trên trực giác của hợp đồng, sau này sẽ được kiểm tra bằng thực nghiệm. Do đó, một nhà toán học khám phá tất cả các loại hình học logic có thể có, trong khi một nhà vật lý tìm ra những mối quan hệ hình học nào được hiện thực hóa trong thế giới của chúng ta.

Một nhà toán học, ngay cả khi anh ta giải quyết các vấn đề ứng dụng, tức là, bài toán không đến từ toán học, chỉ xử lý lời giải những vấn đề bài toán không yêu cầu các mệnh đề bổ sung chưa được chứng minh. Theo quy luật, một nhà vật lý sẽ giải quyết các vấn đề trong đó không có đủ dữ liệu ban đầu.

Tờ 13

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

11

chính xác cho lời giải, và nghệ thuật là đoán xem những mối quan hệ hiện thực còn thiếu về bản chất là gì. Đối với những hợp đồng này, không cần phải có trực giác toán học mà là trực giác vật lý.

Sự tự tin về vật lý có thể đạt được bằng cách thu được cùng một kết quả từ những câu đầu tiên khác nhau. Trong trường hợp này, cần phải làm nổi bật những tiên đề không cần thiết, logic, không cần thiết, bản thân mỗi tiên đề đó không hoàn toàn đáng tin cậy. Điều kiện duy nhất là giảm mức độ thuyết phục của một đề xuất và phải làm rõ đề xuất nào cần được xác minh thêm.

Nếu bất kỳ lĩnh vực vật lý nào đạt đến mức phát triển đến mức tất cả các kết quả của nó có thể được suy ra từ một số tiên đề thực nghiệm được thiết lập nghiêm ngặt, thì lĩnh vực này sẽ không còn là một phần của khoa học vật lý đang phát triển và sẽ được chuyển sang lĩnh vực toán học ứng dụng hoặc công nghệ. Đây là điều đã xảy ra với cơ học cổ điển.

Tất nhiên, sẽ rất hữu ích khi phân tích cấu trúc của một lý thuyết vật lý, nghĩa là tìm ra từ đó những mệnh đề ban đầu thu được những kết quả nhất định. Tuy nhiên, trọng tâm trong cách tiếp cận tiên đề như vậy không nằm ở tính tổng quát và cấu trúc toán học của các kết luận, mà nằm ở việc lựa chọn chính xác các đề xuất ban đầu và đánh giá đề xuất nào trong số chúng được kinh nghiệm xác nhận một cách đáng tin cậy nhất. Và điều này đòi hỏi trực giác của một nhà vật lý. Trong trường hợp công việc này được thực hiện bởi một nhà toán học thì ít nhất trong một thời gian, nó cần phải được thực hiện bởi một nhà vật lý lý thuyết. Nếu không, anh ta có nguy cơ thấy mình, theo lời của catrika hữu ích Letz, ở vị trí của một eximoca, người phát triển các quy tắc ứng xử cho cư dân Congo trong thời tiết nắng nóng.

Vì vậy, toán học và vật lý là những ngành khoa học với sự phát triển của các vấn đề và phát triển các phương pháp tiếp cận vấn đề.

Trong toán học, cấu trúc logic đạt được bằng cách phân tích tất cả các logic có thể có lời giải. Trong vật lý, chỉ những lời giải có thể hiện thực hóa được trong tự nhiên mới được xem xét và độ tin cậy đạt được bằng cách kiểm tra nhiều lần các đề xuất được đưa ra. Sự chặt chẽ về mặt toán học trong vật lý là không thể và không cần thiết ở Nga. Việc đạt được một cấu trúc toán học trong vật lý không cần thiết hơn việc yêu cầu những người quản lý khai thác gỗ phải nói bằng thơ tại nơi làm việc. Nhưng đồng thời, từ lý thuyết vật lý là làm chủ bộ máy toán học, nghĩa là biết và có thể sử dụng tất cả các phương pháp toán học có thể hữu ích trong lời giải vật lý bài toán.

II. PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH

Chúng ta hãy cố gắng chỉ ra bằng các ví dụ đơn giản cách làm việc của một nhà vật lý lý thuyết ở giai đoạn đầu tiên, giai đoạn quan trọng nhất của công việc, khi thực hiện phân tích định tính về bài toán đã nêu. Như chúng ta sẽ thấy, ở giai đoạn làm việc này, hầu như không cần bất kỳ phép tính nào, người ta thu được mối quan hệ sơ bộ giữa các đại lượng có trong bài toán. Giai đoạn tiếp theo của công việc - thu thập các mối quan hệ định lượng chính xác bằng cách sử dụng bộ máy toán học của lý thuyết - hoàn toàn dựa trên giai đoạn đầu tiên, trong đó bức tranh vật lý của hiện tượng được làm rõ và nảy sinh một dự án về lời giải mong đợi. Nếu không có một dự án đề xuất như vậy, người ta không thể bắt đầu tìm kiếm lời giải chính xác. Thật vậy, chỉ có thể chứng minh những phát biểu đã được đoán trước. Hầu như không có ngoại lệ cho quy tắc này.

Một trong những yếu tố chính của phân tích định tính là lời giải bài toán trên các mô hình được tha thứ, trong đó tất cả những mô hình không tồn tại đều bị loại bỏ. Làm phức tạp lời giải bài toán dễ dàng hơn nhiều so với việc giải quyết một vấn đề phức tạp.

Trong một số trường hợp đơn giản, việc phân tích thứ nguyên đơn giản về các đại lượng bài toán và khả năng có mối quan hệ giữa chúng sẽ làm sáng tỏ nhiều điều.

Tờ 14

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

12

Ước tính kích thước

Để minh họa, chúng tôi chứng minh định lý Pythagore bằng cách sử dụng thông điệp thứ nguyên. Từ thứ nguyên, diện tích SS của một tam giác vuông có thể được viết là tích của bình phương cạnh huyền và hàm neoctor của một trong các góc nhọn: S=c2f(α)S=c^2f(\alpha). Theo cách tương tự, bạn có thể tưởng tượng diện tích của hai tam giác vuông giống nhau, có được bằng cách bỏ qua chiều cao khỏi góc vuông. Đối với những tam giác này, vai trò của cạnh huyền được thực hiện bởi cạnh huyền của tam giác. Bởi vì

c2f(α)=a2f(α)+b2f(α).c^2f(\alpha)=a^2f(\alpha)+b^2f(\alpha).

Giảm f(α)f(\alpha), ta thu được định lý Pythagore.

Một ví dụ khác, xét bài toán về vị trí chu kì dao động ngoài của vật nặng. Trước hết, chúng ta hãy tìm hiểu những đại lượng nào có thể được đưa vào biểu thức cho kỳ. Vì các lực tác dụng lên vật nặng là trọng lực và lực đàn hồi nên đương nhiên có thể giả sử rằng chu kỳ dao động phụ thuộc vào nghiệm rơi tự do gg và khối lượng mm của vật nặng và độ cứng của lò xo kk. Tất nhiên, các đại lượng như nhiệt độ và độ nhớt của không khí sẽ không được đưa vào bài toán nếu chúng ta bỏ qua việc tắt dần các dao động. (Để đơn giản hóa bài toán, bạn cần biết những gì có thể bỏ qua!) Từ các giá trị gg, mm và kk, bạn chỉ có thể tạo một kết hợp có thứ nguyên thời gian - V/m/kV/m/k. Do đó, khoảng thời gian TT bằng

T=Cm/k.T=C\sqrt{m/k}.

Diagram of triangle with sides S1=S2+S3S_1 = S_2 + S_3, S1=c2f(α)S_1 = c^2f(\alpha), S2=a2f(α)S_2 = a^2f(\alpha), S3=b2f(α)S_3 = b^2f(\alpha)

Gia tốc gg không được bao gồm trong đáp số. Không thể tìm thấy hằng số không thứ nguyên CC từ các thông điệp thứ nguyên; chúng ta chỉ có thể nói rằng nó không lớn lắm cũng không nhỏ lắm - nó thuộc trật tự thống nhất. Thật vậy, giá trị của CC phải được tìm thấy từ lời giải của phương trình chuyển động của vật nặng mà chúng ta chưa viết. Và các hệ số không thứ nguyên phát sinh từ phương trình gặp trong vật lý, như một quy luật, hóa ra có thứ nguyên thống nhất *). Tính toán chính xác sẽ cho giá trị 2π cho CC.

Như vậy, không cần tính toán, chỉ sử dụng phân tích thứ nguyên, chúng ta đã tìm được giá trị gần đúng của chu kỳ dao động của trọng lượng bên ngoài.

Ví dụ tổng quát hóa - bộ dao động

Trong tất cả các lĩnh vực vật lý đều có bài toán liên quan đến bình của các hệ thống vị trí gần. Để hiểu nhiều hiện tượng và do đó để phân tích định tính các hiện tượng này, bạn cần biết các đặc tính chung của các hệ thống đó. Các hệ dao động xung quanh vị trí cân bằng, bất kể cấu trúc của chúng như thế nào, được gọi là bộ dao động. Ví dụ đơn giản nhất về dao động là một trọng lượng bên ngoài, một tấm thảm toán học. Một ví dụ phức tạp hơn là một quốc gia căng thẳng; nó có thể có nhiều loại rung động: rung có một nút âm ở giữa (âm cơ bản), có một nút, hai nút, v.v. (âm bội). Vì vậy, một quốc gia là một tập hợp các bộ dao động có tần số khác nhau. Một ví dụ tương tự là cột không khí trong tổ chức lao động; nó có thể được tạo ra để rung với tần số cao nhất (âm cơ bản) hoặc với tần số cao hơn, khi tại một số điểm không khí đứng yên (tương tự như các nút trong máy rung dây).

Đặc tính chung của tất cả các bộ dao động là như sau: bất kể thiết bị cụ thể nào, bộ dao động

*) Tuyên bố này không thể được chứng minh một cách tổng quát, nhưng nó hầu như luôn đúng và thực tế này được sử dụng rộng rãi trong mọi đánh giá.

Tờ 15

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

13

cổ (tức là dao động quanh vị trí cân bằng) của hệ, năng lượng của hệ tại bất kỳ thời điểm nào có thể được viết dưới dạng

E=γq2/2+βq˙2/2,E = \gamma q^2 / 2 + \beta \dot{q}^2 / 2,

(*)

trong đó qq là các đại lượng đặc trưng cho độ lệch so với vị trí cân bằng và q˙\dot{q} là tốc độ thay đổi của đại lượng qq theo thời gian (nghĩa là q˙=Δq/Δt\dot{q} = \Delta q / \Delta t, trong đó Δt\Delta t là một khoảng thời gian nhỏ). Thuật ngữ Π=γq2/2\Pi = \gamma q^2 / 2 là thế năng của bộ dao động; hệ số β\beta được gọi là khối lượng dao động. Thuật ngữ K=βq˙2/2K = \beta \dot{q}^2 / 2 là động năng của bộ dao động; hệ số β\beta được gọi là khối lượng dao động. (Hãy nhớ cách viết năng lượng của bộ dao động đơn giản nhất—một trọng lượng bên ngoài—và bạn sẽ hiểu tại sao γ\gamma được gọi là độ cứng và β\beta là khối lượng của bộ dao động.)

Cho dù bộ dao động được thiết kế đặc biệt như thế nào thì phần góc ω=2π/T\omega = 2\pi/T của nó được biểu thị như sau thông qua độ cứng γ\gamma và khối lượng β\beta:

ω=γ/β.\omega = \sqrt{\gamma / \beta}.

Sự ra đời của một bộ dao động “tổng quát”, tọa độ của nó không nhất thiết phải là khoảng cách từ vị trí cân bằng, nhưng có thể có bất kỳ ý nghĩa nào, miễn là năng lượng cũng có cấu trúc như EE trong biểu thức (*), cho phép chúng ta đưa ra kết luận về hành vi của một hệ dao động không có khoảng cách về bản chất vật lý và nguồn gốc của các quá trình trong đó.

Để rõ ràng hơn, hãy đưa ra một ví dụ khác về bộ dao động, không giống với tất cả các ví dụ đã nêu ở trên. Giả sử rằng có một cuộn cảm LL được làm bằng dây dẫn điện tốt, các đầu của nó được nối với điện dung của tụ điện CC, có điện tích Q0Q_0. Dao động điện từ xuất hiện trong mạch. Nếu cuộn dây được làm bằng chất siêu dẫn (điều này đòi hỏi nhiệt độ thấp), thì dao động thực tế sẽ không bị tắt dần.

Năng lượng của một hệ thống như vậy bao gồm hai thành phần: năng lượng của từ trường trong cuộn dây và năng lượng của điện trường trong tụ điện. Năng lượng điện trường của tụ điện tỉ lệ với bình phương điện tích QQ hiện tại nằm trên bản tụ: Π=1CQ2/2\Pi = \frac{1}{C} Q^2 / 2.

Năng lượng từ trường của cuộn dây tỉ lệ với bình phương cường độ dòng điện II hiện đang chạy qua cuộn dây: K=LI2/2K = L I^2 / 2. Nhưng cường độ dòng điện bằng tốc độ thay đổi điện tích của tụ điện theo thời gian: I=Q˙I = \dot{Q}. Do đó, năng lượng từ trường của cuộn dây là K=LQ˙2/2K = L \dot{Q}^2 / 2.

Do đó, năng lượng của hệ tại thời điểm bất kỳ bằng

E=1CQ2/2+LQ˙2/2.E = \frac{1}{C} Q^2 / 2 + L \dot{Q}^2 / 2.

Hệ thống của chúng tôi là một bộ dao động; vai trò của tọa độ dao động được thực hiện bởi điện tích QQ, thế năng của bộ dao động là năng lượng của tụ điện và động năng là năng lượng của từ trường của cuộn dây. Từ bản ghi năng lượng, rõ ràng độ cứng của bộ dao động này là 1/C1/C, và vai trò của khối lượng điện cảm là LL. Bạn có thể viết ngay một phần dao động: ω=1/LC\omega = \sqrt{1/LC}.

Tờ 16

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

14

Mạch dao động như vậy được gọi là mạch dao động điện.

Làm thế nào để đoán lời giải?

Chúng ta hãy đưa ra một ví dụ về cách một số tính năng lời giải được yêu cầu trước khi bộ máy xác định chính xác lời giải bài toán được xây dựng, trước khi tìm ra các phương trình trên cơ sở đó bài toán sẽ được giải. Đây là sự ngược lại và là một ví dụ về phân tích thứ nguyên phức tạp hơn so với trường hợp bộ dao động.

Một trong những vấn đề khó khăn nhất và chưa được giải quyết bài toán vật lý lý thuyết—mối liên hệ giữa hiện tượng hấp dẫn và điện.

Nếu một kết nối như vậy tồn tại, thì nhờ lời giải một số phương trình chưa được tìm thấy, sẽ thu được một số không thứ nguyên *), đưa ra sự tương ứng giữa lực hấp dẫn được xây dựng γ và các đại lượng đặc trưng cho hiện tượng điện từ, chẳng hạn như tốc độ ánh sáng c, điện tích của electron e và khối lượng m của nó.

Nếu hiện tượng lượng tử tồn tại thì bài toán có thể bao gồm Planck’s h. Biết thứ nguyên của các đại lượng γ, c, e, m, h, thật dễ dàng để xác minh rằng từ các đại lượng này chỉ có thể tạo ra hai tổ hợp không thứ nguyên độc lập:

α=e2/ℏc;ξ=ℏc/γm2\alpha = e^2/\hbar c; \quad \xi = \hbar c/\gamma m^2

(nhớ lại ℏ=h/2π\hbar = h/2\pi).

Sự kết hợp đầu tiên trong số này đặc trưng cho sự tương tác của electron với trường điện từ (“điện tích” không thứ nguyên của electron) và được gọi là cấu trúc tinh tế được xây dựng. Thay thế các giá trị số sẽ cho α=1/137\alpha = 1/137, ξ=5⋅1044\xi = 5 \cdot 10^{44}. Một số lớn như ξ có thể phát sinh từ lời giải bất kỳ phương trình hợp lý nào không? Các số không thứ nguyên sinh ra từ lời giải vật lý bài toán, như chúng ta đã nói, có cấp độ của một số đơn vị hoặc phân số của các đơn vị.

*) Để sự tương ứng giữa các đại lượng vật lý khác nhau không phụ thuộc vào việc lựa chọn đơn vị thì phải viết dưới dạng tổ hợp không thứ nguyên.

Do đó, chúng ta có thể mong đợi rằng đại lượng ξ sẽ nhập bài toán ở dạng sao cho kết quả sẽ là số cấp 1. Cho đến nay chúng ta đã áp dụng lẽ thường. Bây giờ cần phải thực hiện một bước nhảy vọt nhỏ về logic trực quan. Có khả năng là lý thuyết sẽ bao gồm sự kết hợp

αln⁡ξ∼1.\alpha \ln \xi \sim 1.

Rõ ràng là việc biết về sự tương ứng như vậy sẽ giúp bạn tìm thấy lời giải dễ dàng hơn. Chính ở dạng này, giá trị ξ đã được đưa vào các nỗ lực lý thuyết hiện có lời giải bài toán về mối liên hệ giữa các điện tử và lực hấp dẫn.

III. ĐƠN GIẢN TUYỆT VỜI

Ý tưởng cơ bản của cơ học lượng tử

Hãy thử trình bày bằng một ví dụ khác, bằng cách cực kỳ đơn giản hóa bài toán, chúng ta có thể xác định các đặc điểm chính của hiện tượng. Ví dụ này sẽ nêu bật cách tiếp cận định tính đối với bài toán.

Theo cơ học lượng tử, năng lượng của electron trong nguyên tử chỉ có thể nhận những giá trị rời rạc.

Các giá trị có thể có của năng lượng electron trong nguyên tử hydro được cho bởi biểu thức

En=−me4ℏ212n2.E_n = - \frac{me^4}{\hbar^2} \frac{1}{2n^2}.

(**)

Sự khác biệt về giá trị EnE_n của hai nn (n=1,2,3,…) khác nhau được xác định với độ chính xác cao theo tần số của các vạch quang phổ quan sát được trong thí nghiệm.

Ý tưởng cơ bản của cơ học lượng tử là mỗi hạt (trong trường hợp này là electron) được đặc trưng bởi một quá trình sóng vô hạn có bước sóng

λ=2πℏmv,\lambda = \frac{2\pi \hbar}{mv},

trong đó mm là khối lượng của hạt, vv là tốc độ của hạt. Các giá trị rời rạc của năng lượng electron thu được từ điều kiện dọc theo chiều dài quỹ đạo mà electron di chuyển phải có

*) Các nhà vật lý, theo nguyên tắc, không sử dụng hệ SI. (Chú thích của tác giả.)

Tờ 17

tr. 15Chép lại từ bản quét · Bản dịch sơ bộ, chất lượng thấp

15

có một số nguyên sóng. Nếu bán kính quỹ đạo là rr thì điều kiện 2πr=λn2\pi r = \lambda n (n=1,2,…n=1, 2, \dots) hoặc mvn=ℏn/rmv_n = \hbar n/r tương ứng với trạng thái nn của electron. Từ đây không khó để tìm được động năng ở trạng thái nn:

Wn=mvn2/2=ℏ2n2/2mr2.W_n = m v_n^2 / 2 = \hbar^2 n^2 / 2 m r^2.

Tổng năng lượng của electron là tổng động năng và thế năng trong trường hạt nhân, âm và bằng U=−Ze2/rU = -Z e^2 / r. Tổng năng lượng của electron trong nguyên tử hydro là

En(r)=ℏ2n2/2mr2−e2/r.E_n(r) = \hbar^2 n^2 / 2 m r^2 - e^2 / r.

Trong đạo hàm của chúng tôi, chúng tôi giả sử rằng bán kính quỹ đạo rr có một giá trị cố định. Theo cơ học lượng tử, bán kính của các quỹ đạo bị “tán xạ” trong vùng lân cận của các nguồn quỹ đạo cổ điển. Để ước tính bán kính, chúng ta có thể lấy giá trị rr, tương ứng với năng lượng tối thiểu E(r)E(r).

Để tìm mức tối thiểu E(r)E(r), chúng ta tiến hành như sau. Hãy viết lại biểu thức cho E(r)E(r) như sau:

E=Ax2−Bx.E = A x^2 - B x.

Chúng tôi đã sử dụng các ký hiệu sau: x=1/rx = 1 / r, A=ℏ2n2/2mA = \hbar^2 n^2 / 2 m, B=e2B = e^2. Có thể thấy rằng đối với x1=0x_1 = 0 và x2=B/Ax_2 = B / A giá trị của EE bằng 0. Bên trong tích phân ]x1,x2[]x_1, x_2[ E là âm. Đâu đó bên trong tích phân này nằm ở mức tối thiểu EE. Để ước tính, chúng ta sẽ giả sử rằng Emin⁡E_{\min} tương ứng với giá trị xx ở giữa tích phân, tức là x=B/2Ax = B / 2 A. Theo đó, r=1/x=2A/Br = 1 / x = 2 A / B, tức là

rn=ℏ2n2me2.r_n = \frac{\hbar^2 n^2}{m e^2}.

(Lưu ý rằng với n=1n = 1 biểu thức này

En=−me4ℏ212n2,E_n = - \frac{m e^4}{\hbar^2} \frac{1}{2 n^2},

tức là một biểu thức khớp với (**)!

Trong thực tế, một electron có thể ở bất kỳ khoảng cách nào tính từ hạt nhân với những xác suất khác nhau. Sự đơn giản hóa trạng thái của chúng ta trong giới từ rằng khoảng cách này là chắc chắn, bằng rr, được tìm thấy từ điều kiện năng lượng tối thiểu. Tất nhiên, chúng tôi đã hành động một cách thô lỗ. Vì vậy, bạn không thể tin tưởng vào hệ số đứng trước công thức này, mặc dù nó có vẻ đúng. Nhưng mọi thứ khác có thể được tin cậy! Và tập hợp me4/ℏ2me^4 / \hbar^2, và quan trọng nhất là sự phụ thuộc vào “số lượng tử” nn.

Một lời giải chính xác sẽ yêu cầu giá trị của phương trình cơ bản của cơ học lượng tử (phương trình Schrödinger) và toán học rất phức tạp (theo khái niệm trường học). Những gì chúng tôi nhận được là định tính lời giải, khi kết quả thu được chính xác đến một hệ số số không xác định, nhưng bản chất của sự phụ thuộc vào các tham số bài toán được truyền tải chính xác. Định tính lời giải giúp bạn cực kỳ dễ dàng có được lời giải chính xác vì các đặc điểm chính của hiện tượng đã được tiết lộ. Hơn nữa, nếu có lời giải chất lượng cao, nhưng không thể thu được kết quả phân tích chính xác thì có thể thực hiện mà không có bất kỳ tổn thất đặc biệt nào ở vị trí bài toán bằng máy tính.

Một cách khái quát hóa khác - dao động lượng tử

Giải pháp bài toán về lượng tử hóa bộ dao động không còn khó nữa. Đồng thời, chúng ta không biết bộ dao động được thực hiện như thế nào - nó được biểu diễn bằng một tải dao động bên ngoài hay một mạch dao động điện.

Chúng ta hãy biểu thị bằng qq tọa độ tổng quát của bộ dao động. Hãy viết năng lượng của bộ dao động:

E=γq2/2+βq2/2.E = \gamma q^2 / 2 + \beta q^2 / 2.

Tờ 18

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

16

Người ta có thể tưởng tượng rằng một bộ dao động là một loại “hạt” có khối lượng β, dao động bên ngoài có độ cứng γ. Để hình thành ý tưởng cơ bản về cơ học lượng tử cho vật thể này, chúng ta lấy bước sóng λ của quá trình sóng liên kết với “hạt” của chúng ta:

λ=2πℏ/βq.\lambda = 2\pi \hbar / \beta q.

Mẫu số là tích của “khối lượng” và tốc độ của nó. Vì tốc độ thay đổi khi hạt chuyển động nên bước sóng cũng thay đổi - đó là giá trị tối thiểu của vị trí cân bằng và tăng lên ở những vùng có tốc độ của “hạt” thấp.

Để “hạt” di chuyển trong vùng từ - q0q_0 đến q0q_0. (Chúng tôi nhấn mạnh rằng 2q02q_0 không phải là độ dao động của bộ dao động dao động, mà là vùng mà tọa độ của nó “run rẩy”.) Để tạo thành sóng đứng, một số nguyên nửa sóng phải được đặt trên “độ dài” 2q02q_0: 2q0=(n+1)λ/22q_0 = (n+1)\lambda/2 (n=0,1,2,…n=0, 1, 2, \dots). Để ước tính tốc độ, chúng tôi lấy giá trị của tốc độ ở q=q0q=q_0, tức là (q)0=2πℏ/βλ=πℏ(n+1)/2βq0(q)_0 = 2\pi \hbar / \beta \lambda = \pi \hbar (n+1)/2\beta q_0. Thay giá trị này vào biểu thức động năng, ta tìm được:

Wn=π2ℏ28β(n+1)2q02.W_n = \frac{\pi^2 \hbar^2}{8\beta} \frac{(n+1)^2}{q_0^2}.

Đối với tổng năng lượng chúng ta nhận được:

En(q0)=(πℏ)28β(n+1)2q02+γq022.E_n(q_0) = \frac{(\pi \hbar)^2}{8\beta} \frac{(n+1)^2}{q_0^2} + \frac{\gamma q_0^2}{2}.

Đối với các giá trị nhỏ q0q_0, năng lượng cao do thuật ngữ đầu tiên và đối với các giá trị lớn q0q_0 - do thuật ngữ thứ hai. Giá trị gần đúng của q0q_0 và thậm chí là ít năng lượng nhất sẽ đạt được nếu chúng ta đánh đồng cả hai số hạng. Từ điều kiện này ta tìm được:

q02=πℏ(n+1)2βγ.q_0^2 = \frac{\pi \hbar (n+1)}{2\sqrt{\beta \gamma}}.

Thay thế vào biểu thức năng lượng, ta có:

En=π2ℏγ/β(n+1)=π2ℏω(n+1)(n=0,1,2,… ).E_n = \frac{\pi}{2} \hbar \sqrt{\gamma/\beta} (n+1) = \frac{\pi}{2} \hbar \omega (n+1) \quad (n=0, 1, 2, \dots).

Giá trị ω=γ/β\omega = \sqrt{\gamma/\beta} biểu thị tần số của bộ dao động cổ điển đang dao động.

Một phép tính chính xác về năng lượng sẽ cho kết quả:

En=ℏω(n+12).E_n = \hbar \omega \left( n + \frac{1}{2} \right).

Vì vậy, chúng ta đã mắc sai lầm về hệ số số (π/2\pi/2 thay vì 1), cũng như về giá trị số của năng lượng ở trạng thái thấp nhất, tức là ở n=0n=0 (π2ℏω\frac{\pi}{2} \hbar \omega thay vì 12ℏω\frac{1}{2} \hbar \omega). Nhưng mọi thứ khác đều diễn ra chính xác! Bây giờ đã thu được kết quả, chúng ta nên suy nghĩ về những gì chúng ta đã sử dụng để thu được kết quả đó và những gì tiếp theo từ các biểu thức mà chúng ta thu được cho năng lượng dao động và giá trị q02q_0^2.

Trước hết, chúng tôi áp dụng vào bộ dao động của mình mà không quan tâm đến cấu trúc của nó như thế nào, các nguyên lý của cơ học lượng tử, lần đầu tiên được thiết lập liên quan đến điện tử. Tất nhiên, điều tự nhiên là người ta mong đợi rằng các nguyên lý chung sẽ giống nhau đối với các hạt khác có khối lượng khác với khối lượng của electron. Thật vậy, sự khái quát hóa như vậy đã được xác nhận với độ chính xác cao bằng thực nghiệm. Nhưng tại sao những nguyên tắc này có thể được áp dụng cho một hệ thống như mạch cộng hưởng, trong đó điện tích trên các bản tụ đóng vai trò “tọa độ”? Ở đây chúng ta đi đến một giả định quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong vật lý lý thuyết của thế kỷ 20. Nếu hai hệ có năng lượng phụ thuộc như nhau vào tọa độ và vận tốc, thì những hệ đó có cùng tính chất, mặc dù thực tế là “tọa độ” và “vận tốc” có thể có ý nghĩa hoàn toàn khác nhau trong các hệ này.

Không có một ví dụ nào mà giả định này mâu thuẫn với kinh nghiệm. Do đó, chúng tôi có quyền coi như chúng tôi đã quyết định bài toán về việc áp dụng cơ học lượng tử cho tất cả các bộ dao động có thể có cùng một lúc.

Bây giờ hãy nghĩ xem điều gì sẽ ảnh hưởng đến kết quả của chúng ta. Làm thế nào chúng biến đổi thành các công thức của cơ học cổ điển? Trước hết, chúng tôi

Tờ 19

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

17

chúng tôi thấy rằng năng lượng không thay đổi liên tục mà ở những phần có độ lớn ℏω\hbar \omega. Đúng, giá trị của ℏ\hbar là rất nhỏ và đối với các bộ dao động vĩ mô thông thường, sự thay đổi năng lượng đột ngột này trên thực tế không được quan sát thấy. Tuy nhiên, có những hệ thống vĩ mô đặc biệt trong đó tính gián đoạn đóng một vai trò nhất định (ví dụ, tia laser). Tính đúng đắn của biểu thức của chúng tôi đối với năng lượng dao động đã được xác minh với độ chính xác cao đối với nhiều loại dao động.

Có một tính chất quan trọng hơn của bộ dao động lượng tử mà chúng tôi cũng thu được. Khi năng lượng ở mức tối thiểu, bộ dao động cổ điển đứng yên ở vị trí cân bằng; Trong khi đó, bộ dao động lượng tử dao động theo hướng trạng thái năng lượng thấp nhất (chúng được gọi là “dao động bằng 0”). Động năng và thế năng của những dao động này có mức ℏω\hbar \omega. Trong trường hợp này, giá trị trung bình của tọa độ dao động bằng 0 và giá trị trung bình của tọa độ bình phương được tính theo công thức trên cho q02q_0^2. Tính chất đáng chú ý này của bộ dao động lượng tử đã được thử nghiệm kỹ lưỡng trong thực nghiệm và đóng một vai trò quan trọng trong vật lý hiện đại.

Nếu chúng ta coi dao động âm thanh trong vật rắn là dao động lượng tử, thì chúng ta thu được rằng ở nhiệt độ không tuyệt đối, các nguyên tử của vật rắn không bất động mà thực hiện dao động bằng không. Và thực tế này đã được xác nhận bằng các thí nghiệm về tán xạ ánh sáng ở nhiệt độ thấp! Nếu chúng ta coi sóng điện từ có thể lan truyền trong không gian trống rỗng như một tập hợp các bộ dao động, thì chúng ta sẽ đi đến kết luận rằng trong tánh không, ngay cả khi không có hạt hoặc lượng tử trong đó, sẽ không tìm thấy dao động nào của trường điện từ. Và những dao động này cũng đã được phát hiện bằng thực nghiệm!

Nhưng đây là một vấn đề phức tạp hơn đòi hỏi phải thảo luận chi tiết.

Sự hiểu biết nảy sinh trong quá trình làm việc

Chúng tôi sẽ giới thiệu lời giải thích cho một số từ khó hiểu: lượng tử hóa, quá trình sóng liên kết với hạt, bộ dao động lượng tử, v.v. Và chúng tôi bắt đầu hành động, không hẳn là các khái niệm của chúng. Tuy nhiên, chúng ta đã tìm thấy năng lượng của nguyên tử hydro phụ thuộc vào số lượng tử nn; đã biết rằng một bộ dao động lượng tử ở trạng thái năng lượng thấp nhất sẽ dao động, và thậm chí còn bắt đầu áp dụng các kết quả lượng tử hóa dao động cho một vật thể như dao động của trường điện từ trong chân không. Và kết quả của những hành động này là ít nhất đã nảy sinh một phần hiểu biết.

Vì vậy, sự hiểu biết nảy sinh trong quá trình làm việc. Rốt cuộc, nếu chúng ta cố gắng đạt được sự hiểu biết đầy đủ trước khi bắt đầu quá trình tính toán thì sẽ không có kết quả gì. Sự hiểu biết không nảy sinh một cách đột ngột mà khi bạn tiến bộ trong công việc của mình. Thay vào đó, công việc tiến triển khi sự hiểu biết ngày càng sâu sắc hơn.

Để đạt được sự hiểu biết sâu sắc hơn, bạn cần phải tự mình giải quyết bài toán trong một lĩnh vực vật lý nhất định. Nghiên cứu thụ động chỉ đưa ra một ý tưởng mờ nhạt về những vẻ đẹp được bộc lộ qua công việc độc lập.

Nhiệm vụ của độc giả của chúng tôi

  1. Đường tròn nội tiếp của tam giác ABCABC tiếp xúc với các cạnh BCBC, CACA và ABAB lần lượt tại các điểm GaG_a, GbG_b và GcG_c. Các đường tròn tiếp xúc với các cạnh BCBC, CACA và ABAB tại các điểm NaN_a, NbN_b và NcN_c. Đặt rr, rar_a, rbr_b và rcr_c lần lượt là bán kính của đường nội tiếp và hình tròn ngoại tiếp. Chứng minh các đẳng thức sau:

1∣AGc∣⋅∣GcB∣+1∣BGa∣⋅∣GaC∣+1∣CGb∣⋅∣GbA∣=1∣ANc∣⋅∣NcB∣+1∣BNa∣⋅∣NaC∣+1∣CNb∣⋅∣NbA∣=1r2;\frac{1}{|AG_c| \cdot |G_c B|} + \frac{1}{|BG_a| \cdot |G_a C|} + \frac{1}{|CG_b| \cdot |G_b A|} = \frac{1}{|AN_c| \cdot |N_c B|} + \frac{1}{|BN_a| \cdot |N_a C|} + \frac{1}{|CN_b| \cdot |N_b A|} = \frac{1}{r^2};

∣BNa∣2rarb+∣CNb∣2rbrc+∣ANc∣2rcra=1r2;\frac{|BN_a|^2}{r_a r_b} + \frac{|CN_b|^2}{r_b r_c} + \frac{|AN_c|^2}{r_c r_a} = \frac{1}{r^2};

(Cuối cùng xem trang 25)

Tờ 20

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

18

R. Vinokur

Bánh hạnh nhân, phù thủy
và… bộ cộng hưởng
Helmholtz

Trong câu chuyện “Wasteland”*) của A. Vyorkov, bạn có thể đọc về việc một Ivan Pavlovich nào đó, người muốn làm giàu, đã thuê một nhóm thợ xây để xây một ngôi nhà “có lãi” và lừa dối họ một cách tàn nhẫn bằng cách chỉ trả một phần tiền lương. Tuy nhiên, ngôi nhà “có lãi” đã không mang lại cho người chăn nuôi lợi nhuận mong muốn - dần dần tất cả những người thuê nhà đều mua nó. Họ được chỉ đạo bởi một bánh hạnh nhân đã định cư trong nhà. Cảnh sát đã không giúp Ivan Pavlovich thoát khỏi “linh hồn ma quỷ”.

*) A. Vyurkov. Những câu chuyện về Moscow xưa. (M., “Công nhân Mátxcơva”, 1958.)

“… Hai cảnh sát được đưa vào căn hộ của người thương gia đã rời đi qua đêm. Họ ngồi xuống bếp trên những chiếc hộp trống, mang ra một chai nước và xúc xích “để lấy dũng khí” và bắt đầu chờ đợi “bánh hạnh nhân”. “Nếu có chuyện gì xảy ra…” sĩ quan cấp cao hướng dẫn cấp dưới, “anh tóm lấy anh ta, tôi sẽ vặn tay anh ta.”

“Ambush” vừa uống vừa lắng nghe. Căn hộ yên tĩnh. Bên ngoài gió đang vo ve, tiếng chó tru, cánh cổng đóng sầm, rồi đột nhiên… trong căn phòng trống có ai đó thở dài và tru lên. Các cảnh sát nhìn nhau và không nhai xúc xích, nhảy lên và bay ra đường như những chiếc lông vũ.

“Đúng vậy…”, người lớn tuổi run lên vì sợ hãi, báo cáo với sĩ quan đang trực.

  • Chính mắt tôi đã nhìn thấy, thưa ngài!… Đầu hắn ở trong đó! Đuôi và sừng - wow!
    Sau sự việc này, lại có thêm vài con cá mồi rời khỏi nhà…”

Thời hạn trả lãi đã đến, không có tiền. Ivan Pavlovich bị bắt. Và chỉ nhiều năm sau, một nhà thầu xây dựng cũng từng bị Ivan Pavlovich lừa dối đã tiết lộ cho anh một bí mật:

“Chính anh, người anh em Ivan Pavlovich, là người thợ nề đã thất bại. Họ đặt những chai rỗng vào tường nhà anh, và gió thổi xuyên qua chúng. Hãy đi tìm chúng ngay. Chúng ta không biết phải phá bỏ một bức tường ở đâu…”

Tờ 21

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

Đặc tính âm thanh của các bình rỗng đã được biết đến từ lâu. Vì vậy, ngay cả trong nhà hát cổ xưa, những chiếc bình lớn bằng đất sét hoặc đồng cũng được sử dụng để nâng cao giọng hát của diễn viên. Cái gọi là bộ cộng hưởng Helmoltz - những khoang hình cầu hoặc hình chai có cổ dài và hẹp - đã nhận được ứng dụng thực tế rộng rãi trong các bộ truyền động.

Bằng cách sử dụng một bộ cộng hưởng Helmoltz (được đặt theo tên của nhà vật lý người Đức Helmoltz, người tạo ra lý thuyết vật lý về thính giác), các âm thanh phức tạp có thể được phân tích. Hoạt động của bộ cộng hưởng dựa trên sự cộng hưởng của các dao động của tác động chứa bên trong bộ cộng hưởng. Trong tất cả các rung động tạo nên một sóng âm phức tạp, mỗi bộ cộng hưởng phản ứng mạnh nhất với tần số bằng tần số tự nhiên của các rung động tác động trong đó.

Tần số dao động tự nhiên của bộ cộng hưởng Helmoltz phụ thuộc vào điều gì và như thế nào? Nếu kích thước của bộ cộng hưởng nhỏ so với bước sóng âm thì có thể coi nó là một hệ dao động, tương tự như một con lắc lò xo. Vì cổ họng hẹp nên trong quá trình dao động, tốc độ chuyển động của tác động trong cổ họng cao hơn nhiều so với tốc độ tác động bên trong khoang, do đó vai trò của khối dao động chủ yếu do tác động trong cổ họng đảm nhận. Nói cách khác, động năng của hệ dao động tập trung chủ yếu ở họng. Tác động vào cổ họng có năng lượng đàn hồi kém hơn nhiều so với trong khoang; sự thay đổi về khối lượng tác động vào cổ họng khi rung động có thể bị bỏ qua và chúng ta có thể giả định rằng toàn bộ tác động này nói chung là một loại “nút khí” và khối lượng tác động trong khoang thay đổi đáng kể. Như vậy, tác động chính là vai trò của lò xo trong hệ dao động của chúng ta.

Như đã biết, tần số dao động tự nhiên của con lắc lò xo bằng

v=12πkm.v = \frac{1}{2\pi} \sqrt{\frac{k}{m}}.

Tờ 22

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

20

không khí trong khoang bằng

Δp=∣F⃗∣ΔS=Δρc2\Delta p = \frac{|\vec{F}|}{\Delta S} = \Delta \rho c^2

  • sự thay đổi áp suất tỷ lệ thuận với sự thay đổi mật độ không khí.

Bây giờ bạn có thể tìm thấy lực tác dụng lên “nút khí” từ không khí trong khoang. Khi “phích cắm” di chuyển đến khoảng cách xx, mật độ không khí bên trong bộ cộng hưởng tăng Δρ=ρSVx\Delta \rho = \frac{\rho S}{V} x,

và áp lực đang tăng lên

Δp=Δρc2=ρSc2Vx.\Delta p = \Delta \rho c^2 = \frac{\rho S c^2}{V} x.

Điều này có nghĩa là lực đàn hồi sẽ tác dụng lên vùng “cắm” SS

∣F⃗упр∣=ΔpS=ρS2c2Vx.|\vec{F}_{\text{упр}}| = \Delta p S = \frac{\rho S^2 c^2}{V} x.

Điều này có nghĩa là hành vi của không khí trong khoang tương tự như hành vi của một lò xo có hệ số đàn hồi

k=∣F⃗упр∣x=ρS2c2V.k = \frac{|\vec{F}_{\text{упр}}|}{x} = \frac{\rho S^2 c^2}{V}.

Kể từ đây,

v=12πkm=c2πSVl.v = \frac{1}{2\pi} \sqrt{\frac{k}{m}} = \frac{c}{2\pi} \sqrt{\frac{S}{Vl}}.

Bây giờ chúng ta hãy ước tính phần cộng hưởng của điểm dao động không khí trong chai, coi nó như một bộ cộng hưởng Helmoholtz. Thật không may, chúng ta không biết kích thước chính xác của những chiếc chai được sản xuất trong “hoạt động” của Ivan Pavlovich. Do đó, để đánh giá, chúng tôi giả sử rằng S=1S = 1 cm2^2, l=5l = 5 cm, V=500V = 500 cm3^3, tốc độ truyền âm trong không khí là c=340c = 340 m/s. Thay thế các giá trị này vào công thức tần số sẽ cho v≈108v \approx 108 Hz. Nhân tiện, chúng ta hãy kiểm tra xem các giả định có đúng không: độ dài của sóng âm trong không khí tương ứng với tần số này bằng λ=c/v≈3,2\lambda = c/v \approx 3,2 m và do đó, các tập hợp dao động điều hòa thực tế của các tần số khác nhau (được gọi là số)

20

Tờ 23

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

21

Hình bầu dục, hình số tám, hai hình bầu dục…

Bài viết này thảo luận về các ví dụ về đường cong đại số theo thứ tự thứ năm. Hãy nhớ lại rằng đường cong đại số cấp n-zo được gọi là đồ thị của phương trình pn(x,y)=0p_n(x,y) = 0, trong đó pn(x,y)p_n(x,y) là đa thức bậc n trong các biến x,yx, y). Ví dụ, đường cong đại số bậc nhất là một đường thẳng; các đường cong đại số bậc hai, đặc biệt là các đường elip, hyperbola, parabola - những đường cong mà bạn đã biết có một số tính chất đáng chú ý **).

Thú vị hơn và cũng chưa được nghiên cứu đầy đủ là các đường cong có bậc cao hơn. Chỉ cần nói rằng “bài toán thứ mười sáu của Hilbert” nổi tiếng cho trường hợp đường cong bậc sáu chỉ mới được giải gần đây, và đối với những bài toán lớn, vẫn còn nhiều bài toán được xây dựng đơn giản nhưng chưa được giải. Tuy nhiên, chúng ta sẽ nói về vấn đề này chi tiết hơn trong phần Aftermath và bây giờ hãy chuyển sang các ví dụ đã hứa.

*) Chúng ta hãy nhớ bậc của đa thức của hai biến là bao nhiêu. Bậc của đơn thức a⋅xkyla \cdot x^k y^l được gọi là số k+lk+l (ví dụ xyxy là đơn thức bậc 2). Bậc của đa thức là bậc lớn nhất của các đơn thức của nó (ví dụ: đa thức p(x,y)=x3+2xy4+11y2−xyp(x, y) = x^3 + 2xy^4 + 11y^2 - xy có bậc 5).

**) Xem «Kvant», 1975, số 2 1, 3, 4.

Hãy thay đổi một từ

Định nghĩa hình học của hình elip đã được biết rõ: hình elip là một tập hợp các điểm (trên một mặt phẳng), với tổng khoảng cách từ đó đến điểm F1F_1 và F2F_2 được xây dựng: ∣MF1∣+∣MF2∣=2a|MF_1| + |MF_2| = 2a. Lưu ý một từ trong định nghĩa này:

∣MF1∣⋅∣MF2∣=a2.|MF_1| \cdot |MF_2| = a^2. (1)

Các điểm F1F_1 và F2F_2, giống như các điểm của hình elip, được gọi là tiêu điểm. Cassini Oval ra đời do một sai lầm. Nó được “phát minh” bởi nhà thiên văn học người Pháp (tên khai sinh là người Ý) Jean Dominic Cassini (1625-1712). Nhà khoa học xuất sắc này, thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Paris, giám đốc Trường Tổng hợp Paris, người đã phát hiện ra chuyển động quay của Sao Mộc và Sao Hỏa, cũng như 4 vệ tinh của Sao Thổ, vì lý do nào đó đã tin rằng quỹ đạo Trái đất có hình dạng chính xác như vậy. Sự phát triển hơn nữa của khoa học cho thấy rằng đáp số càng chính xác thì sẽ là một hình elip tổng quát. Nhưng hình bầu dục Cassini vẫn còn sống. Thực tế là nó có một đặc tính đáng chú ý.

Chúng ta hãy biểu thị khoảng cách giữa các tiêu điểm bằng 2c và xây dựng phương trình cho hình bầu dục Cassini trong hệ tọa độ trong đó F1(−c;0)F_1(-c;0), F2(c;0)F_2(c;0). Thay thế

Tờ 24

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

22

∣MF1∣=(x+c)2+y2,∣MF2∣=(x−c)2+y2|MF_1| = \sqrt{(x+c)^2 + y^2}, \quad |MF_2| = \sqrt{(x-c)^2 + y^2}

thành đẳng thức (1) và bình phương, sau khi biến đổi ta thu được

(x2+y2+c2)2−4c2x2=a4.(x^2 + y^2 + c^2)^2 - 4c^2x^2 = a^4.

Kết quả là một phương trình bốn độ. Loại đường cong cụ thể phụ thuộc và được đặt vào những giá trị mà chúng ta chọn cho tham số aa và cc. Ví dụ: hãy sửa aa và tăng cc (bạn có thể làm ngược lại: sửa cc và giảm aa—kết quả sẽ giống nhau; xem Hình 1). Đây là nơi điều thú vị nhất sẽ xảy ra: giống như một miếng bột được kéo căng theo các hướng khác nhau, hình bầu dục đầu tiên sẽ dài ra, sau đó sẽ có “vòng eo”, nó sẽ mỏng hơn, cho đến khi cuối cùng hình của chúng ta bị xé thành hai phần, thành hai hình bầu dục nhỏ hơn. Một bức tranh chính xác hơn sẽ như thế này (Hình 2):

  1. tại c=0c=0 - vòng tròn;
  2. tại 0<c≤a20 < c \leq \frac{a}{\sqrt{2}} - hình bầu dục lồi, tương tự hình elip;
  3. tại a2<c<a\frac{a}{\sqrt{2}} < c < a - hình bầu dục với “câu chuyện”;
  4. tại c=ac=a - “nằm tám” (nó có tên riêng - Lemissama của Bernoulli);
  5. tại c>ac>a - hai hình bầu dục; một trong số chúng chứa điểm F1F_1, cái còn lại chứa điểm F2F_2.

Tính chất “phân chia” được chỉ định của các hình bầu dục Cassinni lần đầu tiên được phát hiện và nghiên cứu chi tiết bởi một nhà khoa học người Pháp khác - Jean Paul de Gua de Malves (1712-1785). Công trình của ông là một trong những công trình đầu tiên nghiên cứu các điểm kỳ dị của các đường cong đại số (điểm kỳ dị trong trường hợp này là điểm tự giao nhau tại c=ac=a). Từ những công trình như vậy, một nhánh rộng lớn của toán học hiện đại đã ra đời - hình học đại số.

Ví dụ thứ hai

Bây giờ chúng ta hãy xem xét tập các thùy MM mà tổng các đại lượng có hình dạng như các hình vuông được xét từ

1∣MF1∣2+1∣MF2∣2=1b2.\frac{1}{|MF_1|^2} + \frac{1}{|MF_2|^2} = \frac{1}{b^2}.

Như trước đây, chúng tôi đặt ∣F1F2∣=2c|F_1F_2|=2c. Thay các công thức của ∣MF1∣|MF_1| và ∣MF2∣|MF_2| vào (2), ta thu được phương trình 1(x+c)2+y2+1(x−c)2+y2=1b2.\frac{1}{(x+c)^2 + y^2} + \frac{1}{(x-c)^2 + y^2} = \frac{1}{b^2}.

Câu hỏi bảo mật. Tại sao phương trình (3) là phương trình bốn?

Hoạt động của đường cong thu được rất gợi nhớ đến hình bầu dục Cassinni. Hình 3 mô tả các “giai đoạn chia” liên tiếp mà đường cong trải qua khi tham số cc tăng (tham số bb không đổi). Chúng ta hãy xem xét quá trình này chi tiết hơn một chút.

Tờ 25

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

23

Cắt bánh mì tròn

Một ý tưởng hình học đơn giản cho phép chúng ta xây dựng một ví dụ khác tương tự như các ví dụ trước. Hãy lấy mor - bề mặt lấp đầy chiếc bánh rán; bề mặt này có được bằng cách quay một đường tròn xung quanh một đường thẳng không cắt nó (và nằm trong cùng mặt phẳng với đường tròn). Chúng ta sẽ cắt hình xuyến với các mặt phẳng song song với nhau và song song với trục quay (Hình 4). Nếu nhấc mặt phẳng cắt lên trên, chúng ta sẽ thấy hình ảnh quen thuộc: lúc đầu mặt cắt sẽ có hình bầu dục lồi, kích thước tăng dần; khi đó hình bầu dục sẽ có phần eo, nó sẽ trở nên mỏng hơn, hình bầu dục sẽ biến thành số tám và số tám sẽ chia thành hai hình bầu dục. Ở đầu hình xuyến, toàn bộ quá trình sẽ được lặp lại theo thứ tự ngược lại: hai hình bầu dục sẽ “lớn lên” thành số tám, số tám sẽ biến thành hình bầu dục có thắt lưng, v.v.

Bây giờ hãy dịch những điều kỳ diệu về hình học của chúng ta sang ngôn ngữ đại số.

Chúng ta hãy rút ra phương trình hình xuyến cho việc này. Cho các trục tọa độ có hướng như Hình 4; đặc biệt trục quay của hình xuyến trùng với trục Oy. Chúng ta hãy cắt hình xuyến với một mặt phẳng tùy ý đi qua trục Oy và xem xét một trong các đường tròn thu được (Hình 5). Phương trình của cô ấy

(t−R)2+y2=r2.(t-R)^2+y^2=r^2.

Ở đây, bằng rr chúng ta biểu thị bán kính của hình tròn và RR khoảng cách từ tâm của nó đến trục Oy. Nếu bây giờ chúng ta nhớ lại

Tờ 26

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

24

Hình 5.

sợi dây tt là khoảng cách từ điểm (x,y,z)(x, y, z) đến trục OyOy, tức là t=x2+z2t = \sqrt{x^2 + z^2}, ta được phương trình:

(x2+z2−R)2+y2=r2.(\sqrt{x^2 + z^2} - R)^2 + y^2 = r^2. (4)

Nếu (4) được giải phóng khỏi căn thức, chúng ta thu được phương trình bậc bốn. Bây giờ, để “đại số” cắt hình xuyến (mặt phẳng z=cz=c, theo phương trình 4) cùng với zz, chúng ta thay thế cc.

Bài toán 3. Xét (dùng Hình 4) hình dáng của đường cong cho bởi phương trình

(x2+c2−R)2+y2=r2,(\sqrt{x^2 + c^2} - R)^2 + y^2 = r^2,

cho cc khác nhau.

Bài toán 4*. Hãy xem xét “hình bầu dục có eo”

1(x−1)2+y2+1(x+1)2+y2=1.\frac{1}{(x-1)^2 + y^2} + \frac{1}{(x+1)^2 + y^2} = 1.

Hãy di chuyển nó sang phải 3 đơn vị (thay thế xx bằng x−3x-3):

1(x−4)2+y2−1(x−2)2+y2=1;\frac{1}{(x-4)^2 + y^2} - \frac{1}{(x-2)^2 + y^2} = 1;

bây giờ nó không giao nhau với trục OyOy. Chúng ta tạo thành một bề mặt giằng bằng cách xoay hình bầu dục này quanh trục OyOy; phương trình của bề mặt này thu được nếu chúng ta thay thế x2+z2\sqrt{x^2 + z^2} cùng với xx; nếu được giải phóng khỏi các gốc (điều này không cần thiết), bạn sẽ nhận được phương trình bậc tám. Kiểm tra hình thức (hình học) của các phần trên bề mặt này của mặt phẳng z=cz=c để biết cc khác nhau.

hậu quả

Và bây giờ - phần thú vị nhất. Trong các ví dụ của chúng tôi, một đường cong bậc bốn, nếu nó không có các điểm tự giao nhau, sẽ bao gồm một hoặc hai hình bầu dục (bây giờ chúng ta cũng sẽ coi hình bầu dục có thắt lưng là hình bầu dục). Bạn có thể muốn biết số lượng hình bầu dục tối đa cho một đường cong theo thứ tự này là bao nhiêu và cách chúng có thể được định vị tương đối với nhau. Đây là những gì chúng ta sẽ tìm hiểu bây giờ, nhưng trước tiên chúng ta lưu ý rằng hai câu hỏi này có ý nghĩa khi xây dựng một đường cong cấp bốn bất kỳ; trên thực tế, các nhà toán học đã tự hỏi mình những câu hỏi này từ lâu.

Trở lại năm 1876, A. Harnack đã chứng minh rằng số lượng hình bầu dục tối đa mà một đường cong có bậc nn có thể bao gồm là (n−1)(n−2)2+1\frac{(n-1)(n-2)}{2} + 1.

Đặc biệt, đối với n=4n=4 có 4 hình bầu dục, đối với n=6−11n=6-11 hình bầu dục, đối với n=8−22n=8-22 hình bầu dục, v.v. Vấn đề về vị trí tương đối của chúng hóa ra phức tạp hơn nhiều. Vào đầu năm cấp bằng của chúng tôi, vào năm 1900, tại Đại hội Toán học Thế giới lần thứ hai, nhà toán học vĩ đại người Đức D. Hilbert đã đưa ra 23 bài toán quan trọng mà ông cho là quan trọng nhất đối với sự phát triển của toán học thế kỷ 20. Câu hỏi mà chúng ta quan tâm đã được đưa vào danh sách của Hilbert ở vị trí thứ 16. Kể từ đó, bài toán thứ mười sáu của Hilbert vẫn không ngừng tác động đến toán học. D. A. Gudkov cách đây hơn 10 năm. Đối với 11 hình bầu dục, xuất hiện ba loại vị trí tương đối

Tờ 27

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

25

Chức vụ; chúng được hiển thị dưới dạng sơ đồ trong Hình 6 (các cấu hình có ít hình bầu dục hơn không được hiển thị vì có quá nhiều cấu hình; tổng cộng, cùng với các khay được chỉ định, có thể có 56 cấu hình khác nhau). Bạn khó có thể tìm được bằng chứng; Nhưng trước tiên, chúng tôi sẽ thực hiện một nghiên cứu tương tự hoàn chỉnh cho các đường cong bậc bốn. Để làm điều này, bạn được yêu cầu giải bài toán dưới đây.

Câu 5 (dễ). Xây dựng một ví dụ về đường cong bậc bốn bao gồm hai hình bầu dục đặt vào nhau.

Câu 6 (khó). Xây dựng một ví dụ về đường cong bậc bốn với bốn hình bầu dục. (Được biểu thị bằng e. Bắt đầu với một cặp hình elip giao nhau và điều chỉnh phương trình sao cho “bông hoa” trong Hình 7 cháy thành bốn cánh hoa màu xanh lam.)

Vấn đề 7 (theo mức độ của vấn đề trước). Xây dựng một ví dụ về đường cong bậc bốn với các hình bầu dục ở khay.

Nếu bạn giải được bài toán 6, 7 (hoặc nhìn trộm vào đáp số), bạn có thể nhận thấy rằng không có hình bầu dục nào nằm trong hình kia. Đây không phải là tai nạn:

Bài toán 8. Chứng minh rằng đường cong bậc bốn chứa hai hình bầu dục xen kẽ nhau không còn chứa điểm nào khác. (Biểu thị bằng e. Chứng minh rằng mọi đường thẳng cắt đường cong bậc 4 tại nhiều nhất 4 điểm.)

Vấn đề mà chúng tôi quan tâm đã được điều tra đầy đủ, nếu kết quả cuối cùng

Câu 9 (rất khó). Chứng minh rằng một đường cong bậc bốn không thể chứa nhiều hơn bốn hình bầu dục. (Chỉ ra và e. Tận dụng thực tế là có đúng một đường cong bậc hai đi qua bất kỳ điểm nào.)

Nhiệm vụ cho độc giả của chúng tôi

(Để bắt đầu, xem trang 17)

b) ∣AGc∣2⋅tgA^2+∣BGa∣2⋅tgB^2+∣CGb∣2⋅tgC^2=∣ANc∣2⋅tgB2+∣BNa∣2⋅tgC^2+∣CNb∣2⋅tgA^2=∣ANb∣2⋅tgC^2+∣BNc∣2⋅tgA^2+∣CNa∣2⋅tgB^2=S,|AG_c|^2 \cdot \text{tg} \frac{\hat{A}}{2} + |BG_a|^2 \cdot \text{tg} \frac{\hat{B}}{2} + |CG_b|^2 \cdot \text{tg} \frac{\hat{C}}{2} = |AN_c|^2 \cdot \text{tg} \frac{B}{2} + |BN_a|^2 \cdot \text{tg} \frac{\hat{C}}{2} + |CN_b|^2 \cdot \text{tg} \frac{\hat{A}}{2} = |AN_b|^2 \cdot \text{tg} \frac{\hat{C}}{2} + |BN_c|^2 \cdot \text{tg} \frac{\hat{A}}{2} + |CN_a|^2 \cdot \text{tg} \frac{\hat{B}}{2} = S,

trong đó SS là diện tích tam giác ABCABC.

  1. Từ các đỉnh BB và CC (C và A, A và B) của tam giác ABCABC, vuông góc với các cạnh ABAB và CACA (BC và AB, CA và BC tương ứng) được khôi phục cho đến khi chúng cắt đường phân giác của góc A^\hat{A} (B^,C^\hat{B}, \hat{C}, tương ứng) tại các điểm BaB_a và CaC_a (CbC_b và AbA_b, AcA_c và BcB_c). Gọi ha,hb,hch_a, h_b, h_c lần lượt là độ dài của các độ cao bị bỏ qua khỏi các đỉnh A,BA, B và CC; a,b,ca, b, c - độ dài các cạnh BC,CABC, CA và ABAB, rr - bán kính của hình tròn nội tiếp tam giác ABCABC, pp - nửa chu vi của nó. Chứng minh rằng:

a) 1ha∣CCb∣+1hb∣AAc∣+1hc∣BBa∣=1ha∣BBc∣+1hb∣CCa∣+1hc∣AAb∣=12r2;\frac{1}{h_a |CC_b|} + \frac{1}{h_b |AA_c|} + \frac{1}{h_c |BB_a|} = \frac{1}{h_a |BB_c|} + \frac{1}{h_b |CC_a|} + \frac{1}{h_c |AA_b|} = \frac{1}{2r^2};

b) ab3∣CAc∣2+bc3∣ABa∣2+ca3∣BCb∣2=a3b∣CBc∣2+b3c∣ACa∣2+c3a∣BAb∣2=p2.\frac{ab^3}{|CA_c|^2} + \frac{bc^3}{|AB_a|^2} + \frac{ca^3}{|BC_b|^2} = \frac{a^3b}{|CB_c|^2} + \frac{b^3c}{|AC_a|^2} + \frac{c^3a}{|BA_b|^2} = p^2.

  1. A0,B0A_0, B_0 và C0C_0 lần lượt là đáy của các đường cao của tam giác nhọn ABCABC, được thả từ các đỉnh A,BA, B và CC. Các đường thẳng nối các đỉnh A,BA, B và CC với tâm của đường tròn ngoại tiếp tam giác ABCABC cắt các đường thẳng B0C0,C0A0B_0C_0, C_0A_0 và A0B0A_0B_0 lần lượt tại các điểm Ma,MbM_a, M_b và McM_c. Chứng minh đẳng thức:

a) ∣MaB0∣=∣MbA0∣,∣McB0∣=∣MaB0∣,∣McA0∣=∣MaC0∣;|M_aB_0| = |M_bA_0|, |M_cB_0| = |M_aB_0|, |M_cA_0| = |M_aC_0|;

b) ∣MaB0∣+∣MbC0∣+∣McA0∣=d,|M_aB_0| + |M_bC_0| + |M_cA_0| = d,

trong đó dd là độ dài của đoạn nối hai cạnh đáy của góc nhọn ABCABC với hai cạnh còn lại của nó.

U. Alla (Võru)

Tờ 29

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

27

Thí nghiệm
với một thìa nước dùng

Hãy rửa sạch những hiện tượng thú vị trong chất lỏng xảy ra trên bề mặt của nó, nơi nó giáp với hơi, trên một số chất lỏng khác hoặc trên một chất rắn.

Lớp chất lỏng bề mặt ở điều kiện đặc biệt so với phần còn lại của khối chất lỏng và do đó có những tính chất đặc biệt. Trước hết, đây là sức căng bề mặt. Nó liên quan đến các hiện tượng như ướt hoặc không ướt.

Chúng tôi khuyên bạn nên tiến hành một số thí nghiệm và nghiên cứu hành vi của một chất lỏng trên bề mặt của chất lỏng khác.

Sau khi múc một thìa nước luộc thịt ngon, bạn đừng vội cho vào miệng. Nhìn kỹ nước dùng - những giọt mỡ lớn nổi trên bề mặt. Chú ý kích thước của những giọt này. Theo nghĩa bóng, đổ một ít nước dùng từ thìa vào bát và nhìn lại bề mặt của nó - những giọt mỡ đã lan rộng ra, có đường kính lớn hơn và độ dày nhỏ hơn. Điều gì giải thích hiện tượng thú vị này?

Trước hết, chúng ta hãy tìm hiểu trong những điều kiện nhất định, một giọt mỡ có thể đọng lại trên bề mặt nước dùng mà không lan ra. Nhìn vào Hình 1 - một giọt chất lỏng 2 (chất béo) nằm trên bề mặt chất lỏng 1 (nước dùng). Hình dạng giọt giống như đậu lăng. Trên cùng là môi trường 3 - hỗn hợp không khí với hơi lỏng 1 và 2. Khi môi trường (1, 2 và 3) tiếp xúc dọc theo một vòng tròn giới hạn bởi một giọt. Chúng ta hãy chọn một phần tử nhỏ của đường tròn này (gần điểm O trong Hình 1) có chiều dài Δl\Delta l. Ba lực căng bề mặt tác dụng lên nó. Tại mặt tiếp xúc giữa chất lỏng 1 và chất lỏng 2 xuất hiện một lực F⃗12\vec{F}_{12} hướng tiếp tuyến với mặt phân cách và có mô đun bằng nhau

∣F⃗12∣=σ12Δl,|\vec{F}_{12}| = \sigma_{12} \Delta l,

trong đó σ12\sigma_{12} là hệ số sức căng bề mặt tại giao diện của phương tiện 1 và 2.

Các lực tương tự F⃗13\vec{F}_{13} và F⃗23\vec{F}_{23} tác dụng lên các mặt tiếp xúc 1, 3 và 2, 3:

∣F⃗13∣=σ13Δl|\vec{F}_{13}| = \sigma_{13} \Delta l

Và

∣F⃗23∣=σ23Δl.|\vec{F}_{23}| = \sigma_{23} \Delta l.

Ở đây σ13\sigma_{13} và σ23\sigma_{23} là hệ số sức căng bề mặt tương ứng.

Rõ ràng, giọt nước sẽ cân bằng nếu tổng của cả ba lực bằng không:

F⃗12+F⃗13+F⃗23=0,\vec{F}_{12} + \vec{F}_{13} + \vec{F}_{23} = 0,

hoặc - trong các hình chiếu trên trục tọa độ XX và YY (sau khi thay thế các giá trị trục hoành tương ứng và giảm xuống Δl\Delta l) -

σ13=σ12cos⁡θ1+σ23cos⁡θ2,\sigma_{13} = \sigma_{12} \cos \theta_1 + \sigma_{23} \cos \theta_2,

(∗*)

σ12sin⁡θ1=σ23sin⁡θ2.\sigma_{12} \sin \theta_1 = \sigma_{23} \sin \theta_2.

Ở đây θ1\theta_1 và θ2\theta_2 là các góc tiếp xúc với bề mặt của giọt chất lỏng 2 và bề mặt của chất lỏng 1, chúng được gọi là các góc cạnh.

Từ đẳng thức (*), rõ ràng rằng sự cân bằng của một giọt nước có thể xảy ra nếu các hệ số sức căng bề mặt có liên hệ với nhau bởi một sự tương ứng nhất định:

σ13<σ12+σ23.\sigma_{13} < \sigma_{12} + \sigma_{23}.

Vì diện tích bề mặt của chất lỏng nhỏ và phụ thuộc vào sự có mặt của môi trường khí phía trên chất lỏng nên trên thực tế chúng ta có thể giả sử rằng

σ13=σ1 и σ23=σ2.\sigma_{13} = \sigma_1 \text{ и } \sigma_{23} = \sigma_2.

Các đại lượng σ1\sigma_1 và σ2\sigma_2 được gọi là hệ số sức căng bề mặt

Tờ 30

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

28

Chất lỏng 1 và 2 tương ứng; trong trường hợp của chúng tôi, đây là hệ số sức căng bề mặt của nước dùng và mỡ.

Do đó, một giọt chất béo sẽ nổi trên bề mặt nước dùng mà không lan rộng nếu hệ số sức căng bề mặt của nước dùng nhỏ hơn tổng hệ số sức căng bề mặt của chất béo và bề mặt phân cách nước dùng-mỡ:

σ1<σ2+σ12.\sigma_1 < \sigma_2 + \sigma_{12}.

Trong trường hợp cụ thể, khi giọt nước rất mỏng (gần như phẳng) thì các góc θ1\theta_1 và θ2\theta_2 nhỏ (θ1=θ2=0\theta_1 = \theta_2 = 0) và điều kiện cân bằng của giọt nước có dạng:

σ1=σ2+σ12.\sigma_1 = \sigma_2 + \sigma_{12}.

Tại

σ1>σ2+σ12\sigma_1 > \sigma_2 + \sigma_{12}

không có giá trị nào của góc θ1\theta_1 và θ2\theta_2 mà đẳng thức (*) sẽ giữ. Điều này có nghĩa là trong trường hợp này, chất lỏng 2 không đọng lại thành giọt trên bề mặt chất lỏng 1 mà lan ra thành một lớp mỏng.

Bây giờ chúng tôi sẽ cố gắng giải thích kết quả thí nghiệm bằng một thìa nước dùng. Những giọt mỡ nổi trên bề mặt nước dùng, điều đó có nghĩa là sự tương ứng (**) đã được đáp ứng. Tại sao khi nước dùng trong thìa giảm đi, các giọt nước lại lan ra khắp bề mặt, tăng kích thước? Điều này thay đổi điều gì?

Chúng tôi đưa ra lời giải thích này. Hệ số sức căng bề mặt của mỡ σ2\sigma_2 và bề mặt phân cách giữa nước dùng và mỡ σ12\sigma_{12} không thay đổi. Vẫn giả định rằng khi đổ một phần nước dùng từ thìa, hệ số căng bề mặt của nước dùng σ1\sigma_1 thay đổi. Nhưng nước dùng (theo cách gần đúng đầu tiên) là nước. Hệ số căng bề mặt của nước có thể thay đổi nếu lượng nước trong bình giảm đi? Rõ ràng là không. Đúng vậy, nước dùng không chỉ là nước mà còn là nước được phủ một lớp mỡ mỏng. Khi chúng ta đổ nước dùng bằng thìa, chúng ta cũng đổ một ít mỡ ra để độ dày của lớp mỡ bao phủ nước dùng giảm đi. Điều này rất bất lợi, dẫn đến sự gia tăng hệ số căng bề mặt của nước dùng. Trong lại

Tờ 31

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

29

Kết quả là những giọt mỡ lan khắp bề mặt nước dùng.

Để kiểm tra, chúng tôi khuyên bạn nên tự mình kiểm tra trải nghiệm này. Đổ nước máy sạch vào một chiếc đĩa sạch (không có vết mỡ). Dùng pipet hoặc ống nhỏ (có thể dùng bút bi sạch), nhỏ một ít dầu hướng dương lên mặt nước. Bạn sẽ thấy giọt đầu tiên mọc hoàn toàn trên mặt nước. Những giọt tiếp theo không còn phát triển nữa mà được hình thành bởi đậu lăng. Cẩn thận đổ một ít nước ra - những giọt nước sẽ lan ra trên bề mặt của nó.

Tóm lại, chúng ta hãy quay trở lại trải nghiệm một thìa nước dùng một lần nữa. Bằng cách quan sát cẩn thận hành vi của các giọt chất béo, bạn sẽ có thể nhận thấy những hiện tượng rất thú vị về sự vỡ ra và phục hồi của giọt chất béo.

Hình 2-8 thể hiện các bức ảnh chụp kết quả của một trong những thí nghiệm này. Chúng tôi đổ nước máy có màu xanh lam (không chứa cồn) vào cốc thủy tinh sạch. Một ống thủy tinh được làm ẩm nhẹ bằng dầu hướng dương được chạm cẩn thận lên bề mặt nước và thu được tám giọt nhỏ (xem Hình 2). Sau đó, dùng bầu cao su, họ lấy một ít nước ra khỏi cốc - tất cả các giọt đều tăng kích thước. Sau thao tác tiếp theo như vậy, các giọt nước thậm chí còn tăng lên rõ rệt hơn, đồng thời chúng có hình dạng hơi biến dạng (do dòng nước chảy) và các hạt vỡ xuất hiện trên chúng (xem Hình 3).

Tất cả những thay đổi tiếp theo diễn ra một cách tự phát, không có sự can thiệp từ bên ngoài. Lúc đầu, các khoảng trống trong các giọt lớn dần, sau đó chúng hợp lại thành một khoảng trống lớn - giọt nước biến thành một chiếc cọc. Cuối cùng, chiếc cọc này bị rách và bị kéo lại thành giọt (xem Hình 4-8).

Phải không - thật đáng để xem một thìa nước dùng trước khi cho vào miệng!

Tờ 32

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

30

Vector lời giải ảnh hưởng bài toán

Trong bài học vòng tròn toán học này, chúng ta sẽ học cách giải hình học bài toán của một loại nhất định - cái gọi là afficine bài toán. Đầu tiên chúng tôi sẽ không giải thích bài toán này là gì. Chúng tôi hy vọng rằng sau khi đọc bài viết bạn sẽ hiểu điều này.

  1. Phiên bản tình cảm của định lý Morley

Trong «Kvant» Số 8 năm 1978 (trang 28), định lý đáng chú ý sau đây đã được xem xét: nếu trong tam giác ABC vẽ các đường ba góc A, B và C, thì giao điểm của chúng, gần các cạnh, là các đỉnh của một tam giác đều. Điều gì xảy ra nếu trisecgris được thay thế bằng tris, nghĩa là các đường thẳng đi qua các đỉnh của tam giác và chia các cạnh đối diện của nó thành ba phần bằng nhau? Hóa ra… Tuy nhiên, người đọc thực sự sẽ tự mình xây dựng xong định lý, tìm ra tính chất của tam giác P14P36P25P_{14}P_{36}P_{25} (ký hiệu dễ truyền đạt, nói

Hình 1

Tham khảo Hình 1), hãy chắc chắn rằng các cạnh của lục giác P13P46P15P24P35P26P_{13}P_{46}P_{15}P_{24}P_{35}P_{26} song song với các cạnh của tam giác ban đầu ABC, và cuối cùng chứng minh rằng trung điểm của cạnh lục giác này và các điểm P36,P23,P25,P45,P14,P61P_{36}, P_{23}, P_{25}, P_{45}, P_{14}, P_{61} nằm trên ba đường thẳng. Nếu bạn chưa hiểu cách giải quyết vấn đề này bài toán, đừng lo lắng. Sau khi đọc bài viết, bạn chắc chắn sẽ có thể làm được điều này. Hãy bắt đầu với bài toán đơn giản hơn.

  1. Cảm động bài toán Lewis Carroll

Áp chót bài toán của bộ sưu tập “Ngày trả lương bài toán, được phát minh trong những giờ mất ngủ” *) yêu cầu viết một hình lục giác trong một tam giác nhất định sao cho các cạnh đối diện của nó bằng nhau và song song, ba trong số chúng nằm trên các cạnh của tam giác và các đường chéo giao nhau tại một điểm nhất định bên trong tam giác. Lời giải, do Carroll đưa ra, sử dụng phương tiện dành cho một học sinh thời cổ đại đó (thập niên tám mươi đã trôi qua nhiều thế kỷ). Chúng ta sẽ xem xét công thức tổng quát hơn của bài toán của Carroll và giải nó bằng cách sử dụng một công cụ quen thuộc với một học sinh hoàn hảo từ lớp bảy - trong đó. Tất nhiên, bài toán của Carroll không khó giải quyết chút nào nếu không có sự giúp đỡ của họ. Nhưng chính vì nó không khó nên bạn học tốt từ nó!

Chúng ta sẽ giải Carroll’s bài toán theo công thức sau: trên các đường thẳng chứa các cạnh BC, CA và AB của tam giác ABC, lần lượt đặt các điểm A1A_1 và A2A_2, B1B_1 và B2B_2, C1C_1 và C2C_2 sao cho các đỉnh đối diện của lục giác A1A2B1B2C1C2A_1A_2B_1B_2C_1C_2 (tức là, các điểm A1A_1 và B2B_2, A2A_2 và C1C_1, B1B_1 và C2C_2) đối xứng với điểm P, được xác định tùy ý trong mặt phẳng của tam giác ABC (Hình 2) **). (Hình lục giác như vậy được gọi là trung tâm.)

*) Lewis Carroll. Câu chuyện với những nút thắt (M., Mir, 1973).
**) Đây là tính tổng quát lớn trong công thức của chúng ta - Carroll tin rằng điểm P nằm bên trong tam giác ABC.

Tờ 33

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

31

  1. Phân tách vectơ

Chúng ta sẽ cần thực tế sau: nếu các vectơ a⃗\vec{a} và b⃗\vec{b} không thẳng hàng thì bất kỳ vectơ c⃗\vec{c} nào nằm trong cùng mặt phẳng với các vectơ a⃗\vec{a}, b⃗\vec{b} đều có thể được biểu diễn dưới dạng

c⃗=αa⃗+βb⃗\vec{c} = \alpha \vec{a} + \beta \vec{b}

(ở đây α\alpha và β\beta là số thực) và cách biểu diễn như vậy là duy nhất (xem định lý từ § 23 của “Hình học 9”).

Chúng ta sẽ gọi biểu diễn này là sự phân rã của vectơ c⃗\vec{c} thành các vectơ a⃗\vec{a} và b⃗\vec{b} (Hình 3).

Lưu ý rằng nếu OO là một điểm cố định của mặt phẳng thì vectơ OM→\overrightarrow{OM} có ​​thể được dựng tại bất kỳ điểm MM nào của mặt phẳng. Điểm OO được gọi là cực, vectơ OM→\overrightarrow{OM} là vectơ bán kính của điểm MM. Vectơ bán kính OM→\overrightarrow{OM} xác định duy nhất điểm “của chính nó” MM; chúng tôi sẽ ký hiệu nó bằng M→\overrightarrow{M} để cho ngắn gọn.

  1. Lời giải bài toán Carroll

Chúng ta hãy chọn đỉnh CC của tam giác này làm cực.

Vectơ bán kính của một điểm cho trước PP sẽ bị phân tách thành vectơ A⃗\vec{A} và B⃗\vec{B}:

P⃗=αA⃗+βB⃗.\vec{P} = \alpha \vec{A} + \beta \vec{B}.

Vì điểm yêu cầu A1A_1 nằm trên đường CBCB (Hình 2),

A⃗1=xB⃗,\vec{A}_1 = x\vec{B},

trong đó xx là phân số mà điểm A1A_1 “cắt đứt” khỏi đoạn được định hướng CB→\overrightarrow{CB}. Chúng tôi đặt từ “cắt đứt” trong dấu ngoặc kép vì điểm A1A_1 không nhất thiết phải nằm trong đoạn CBCB; nó có thể “cắt đứt” ngay cả một “chia sẻ” tiêu cực (trong trường hợp này là x<0x < 0). Tương tự, với điểm mong muốn B2B_2, chúng ta thu được

B⃗2=yA⃗\vec{B}_2 = y\vec{A}

(ở đây yy là phân số mà điểm mong muốn “cắt đứt” khỏi đoạn được định hướng CA→\overrightarrow{CA}). Từ thực tế rằng điểm PP là trung điểm của đoạn A1B2A_1B_2, suy ra (§ 22 “Hình học 9”)

P⃗=12(A⃗1+B⃗2),\vec{P} = \frac{1}{2} (\vec{A}_1 + \vec{B}_2),

đó là

αA⃗+βB⃗=12(xB⃗+yA⃗),\alpha \vec{A} + \beta \vec{B} = \frac{1}{2} (x\vec{B} + y\vec{A}),

Ở đâu

x=2β,y=2αx = 2\beta, y = 2\alpha

và do đó

A⃗1=2βB⃗,B⃗2=2αA⃗.\vec{A}_1 = 2\beta\vec{B}, \quad \vec{B}_2 = 2\alpha\vec{A}.

Những đẳng thức này cho phép chúng ta xây dựng các điểm A1A_1 và B2B_2.

Việc tìm các điểm B1B_1 và C2C_2 khó hơn một chút. Nếu điểm B1B_1 cắt phần zz khỏi đoạn được định hướng CA→\overrightarrow{CA} thì

B⃗1=zA⃗.\vec{B}_1 = z\vec{A}.

Bây giờ chúng ta hãy soạn một biểu thức cho vectơ bán kính của điểm C2C_2, cắt phân số uu khỏi đoạn có hướng AB→\overrightarrow{AB}:

AC⃗2=uAB⃗.\vec{AC}_2 = u\vec{AB}.

Hãy sử dụng thực tế là AC⃗2=C⃗2−A⃗\vec{AC}_2 = \vec{C}_2 - \vec{A}; AB⃗=B⃗−A⃗\vec{AB} = \vec{B} - \vec{A}. Do đó u(B⃗−A⃗)=C⃗2−A⃗u(\vec{B} - \vec{A}) = \vec{C}_2 - \vec{A} và do đó C⃗2=A⃗+u(B⃗−A⃗)=(1−u)A⃗+\vec{C}_2 = \vec{A} + u(\vec{B} - \vec{A}) = (1 - u)\vec{A} +

Tờ 34

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

32

  • uB⃗u\vec{B}. Theo điều kiện
    P=12(B⃗1+C⃗2),P = \frac{1}{2} (\vec{B}_1 + \vec{C}_2),
    đó là
    αA⃗+βB⃗=12[zA⃗+(1−u)A⃗+uB⃗]\alpha \vec{A} + \beta \vec{B} = \frac{1}{2} [z\vec{A} + (1 - u)\vec{A} + u\vec{B}]
    và do đó
    u=2β,z=2α+2β−1u = 2\beta, z = 2\alpha + 2\beta - 1
    B⃗1=(2α+2β−1)A⃗,\vec{B}_1 = (2\alpha + 2\beta - 1)\vec{A},
    C⃗2=(1−2β)A⃗+2βB⃗.\vec{C}_2 = (1 - 2\beta)\vec{A} + 2\beta\vec{B}.
    Thực hiện giai đoạn cuối cùng một cách độc lập, người đọc sẽ bị thuyết phục rằng
    A⃗2=(2α+2β−1)B⃗,\vec{A}_2 = (2\alpha + 2\beta - 1)\vec{B},
    C⃗1=2αA⃗+(1−2α)B⃗.\vec{C}_1 = 2\alpha\vec{A} + (1 - 2\alpha)\vec{B}.
    Do đó, chúng tôi đã phát hiện ra rằng bài toán của Carroll có lời giải (tuy nhiên P!P! được xác định) và lời giải là duy nhất:
    {A⃗1=2βB⃗,A⃗2=(2α+2β−1)B⃗B⃗1=(2α+2β−1)A⃗,B⃗2=2αA⃗C⃗1=2αA⃗+(1−2α)B⃗,C⃗2==(1−2β)A⃗+2βB⃗\begin{cases} \vec{A}_1 = 2\beta\vec{B}, \vec{A}_2 = (2\alpha + 2\beta - 1)\vec{B} \\ \vec{B}_1 = (2\alpha + 2\beta - 1)\vec{A}, \vec{B}_2 = 2\alpha\vec{A} \\ \vec{C}_1 = 2\alpha\vec{A} + (1 - 2\alpha)\vec{B}, \vec{C}_2 = \\ = (1 - 2\beta)\vec{A} + 2\beta\vec{B} \end{cases}
  1. Lạc đề từ bài toán Carroll.
    Đạo hàm của công thức cho C⃗2\vec{C}_2 thực sự chứng minh kết quả tổng quát sau: nếu A⃗\vec{A} và B⃗\vec{B} là vectơ bán kính của các điểm tùy ý AA và BB (so với chính sách được chọn tùy ý C!C!), thì vectơ bán kính M⃗\vec{M} của điểm thuộc đường thẳng ABAB và cắt bỏ Phần “chia sẻ” λ\lambda từ đoạn được định hướng AB⃗\vec{AB}, tức là điểm MM, trong đó AM⃗=λAB⃗\vec{AM} = \lambda\vec{AB} (Hình 4), được xác định bằng một công thức đơn giản và đẹp mắt:
    M⃗=(1−λ)A⃗+λB⃗.\vec{M} = (1 - \lambda)\vec{A} + \lambda\vec{B}. (!!)
    Cần ghi nhớ công thức này - nó có ứng dụng tuyệt vời cho người dùng cho lời giải nhiều hình học bài toán *).

*) Xem bài viết của V. Boltyansky “Ba điểm trên một đường thẳng” («Kvant», 1978, số 10) và bài viết của I. Gabovich “Vector giúp làm bài thi” («Kvant», 1979, số 1).

Hình 4.
Số λ\lambda được gọi là tọa độ affine của điểm MM (so với hệ tọa độ được chỉ định bởi AA ban đầu và vectơ tỷ lệ AB⃗\vec{AB}). Tên này được xác định: xét cho cùng, nếu cho trước một hệ tọa độ và một số tùy ý λ\lambda, thì điểm MM trên đường thẳng ABAB được xác định duy nhất:
AM⃗=λAB⃗.\vec{AM} = \lambda\vec{AB}.
Hãy quay trở lại công thức
P⃗=αA⃗+βB⃗,\vec{P} = \alpha\vec{A} + \beta\vec{B},
với sự trợ giúp của nó, chúng ta đã viết ra vectơ bán kính của điểm PP nằm trong mặt phẳng của tam giác ABCABC. Nó cho thấy rằng việc chỉ định một cặp số có thứ tự tùy ý α\alpha, β\beta sẽ xác định điểm PP trong mặt phẳng ABCABC, nếu điểm CC và các vectơ CA⃗\vec{CA} và CB⃗\vec{CB} cho trước (Hình 5).
Những số này được gọi là tọa độ affine của điểm PP (trong hệ tọa độ có gốc là điểm CC và vectơ tỷ lệ là CA⃗\vec{CA} và CB⃗\vec{CB}). Dễ dàng nhận thấy các điểm của mặt phẳng ABCABC có tọa độ thứ hai bằng 0 nằm trên đường thẳng CACA; do đó nó được gọi là trục tọa độ đầu tiên. Tương tự, những điểm có tọa độ đầu tiên bằng 0 nằm trên

Tờ 35

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

33

  1. Các trường hợp đặc biệt của bài toán Carroll
  1. Nếu điểm PP là trọng tâm của tam giác ABCABC (tức là giao điểm của các đường trung tuyến của nó), thì (§ 22 “Hình học 9”)
    OP→=13(OA→+OB→+OC→)\overrightarrow{OP} = \frac{1}{3} (\overrightarrow{OA} + \overrightarrow{OB} + \overrightarrow{OC})
    và do đó
    Pˉ=13Aˉ+13Bˉ,\bar{P} = \frac{1}{3} \bar{A} + \frac{1}{3} \bar{B},
    đó là
    α=13,β=13.\alpha = \frac{1}{3}, \quad \beta = \frac{1}{3}.
    Thay thế các giá trị này vào công thức (1), chúng ta thu được Aˉ1=23Bˉ,\bar{A}_1 = \frac{2}{3} \bar{B},
    Aˉ2=13Bˉ,Bˉ1=13Aˉ,Bˉ2=23Aˉ,\bar{A}_2 = \frac{1}{3} \bar{B}, \quad \bar{B}_1 = \frac{1}{3} \bar{A}, \quad \bar{B}_2 = \frac{2}{3} \bar{A},
    Cˉ1=23Aˉ+13Bˉ,Cˉ2=13Aˉ+23Bˉ\bar{C}_1 = \frac{2}{3} \bar{A} + \frac{1}{3} \bar{B}, \quad \bar{C}_2 = \frac{1}{3} \bar{A} + \frac{2}{3} \bar{B}
    và do đó (do những gì đã nói ở đoạn trước), các đỉnh của hình lục giác tìm thấy bị cắt khỏi các cạnh của tam giác 13\frac{1}{3} và 23\frac{2}{3}.

  2. Cho PP là điểm bất kỳ của đoạn B′C′B'C' nối trung điểm B′B' và C′C' hai cạnh CA và AB. Vì điểm này nằm bên trong đoạn B′C′B'C', nên nó cắt phần 0<λ<10 < \lambda < 1 khỏi đoạn đó và nhờ công thức (!!),
    Pˉ=(1−λ)Bˉ′+λCˉ′\bar{P} = (1 - \lambda) \bar{B}' + \lambda \bar{C}'
    Pˉ=1−λ2Aˉ+λ2(Aˉ+Bˉ)\bar{P} = \frac{1 - \lambda}{2} \bar{A} + \frac{\lambda}{2} (\bar{A} + \bar{B})

đó là
α=12,β=λ2.\alpha = \frac{1}{2}, \quad \beta = \frac{\lambda}{2}.
Thay thế các giá trị này vào công thức (1), chúng ta thu được
Aˉ1=λBˉ,Aˉ2=λBˉ,Bˉ1=λAˉ,Bˉ2=Aˉ,\bar{A}_1 = \lambda \bar{B}, \quad \bar{A}_2 = \lambda \bar{B}, \quad \bar{B}_1 = \lambda \bar{A}, \quad \bar{B}_2 = \bar{A},
Cˉ1=Aˉ,Cˉ2=(1−λ)Aˉ+λBˉ.\bar{C}_1 = \bar{A}, \quad \bar{C}_2 = (1 - \lambda) \bar{A} + \lambda \bar{B}.
Do đó, trong trường hợp này, hình lục giác A1A2B1B2C1C2A_1A_2B_1B_2C_1C_2 suy biến thành hình bình hành A1A1B1AAC2=A1B1AC2A_1A_1B_1AAC_2 = A_1B_1AC_2 (Hình 6 được lập cho trường hợp khi λ=45\lambda = \frac{4}{5}).

  1. Nếu điểm PP nằm tùy ý trên đường B′C′B'C' trong không phải đoạn B′C′B'C', thì tọa độ affine của nó λ\lambda (trong hệ tọa độ có gốc tại điểm C′C' và vectơ tỷ lệ B′C′→\overrightarrow{B'C'}) là số dương lớn hơn một hoặc là số âm. Tất nhiên, vectơ bán kính của các đỉnh của hình lục giác dựng được xác định theo cùng các công thức như trong trường hợp tổng quát, tuy nhiên, các đỉnh này - người đọc sẽ tự thấy điều này - mặc dù nằm trên các đường thẳng AB, BC và CA, sẽ nằm ngoài các đoạn AB, BC, CA (trong Hình 7 λ=54\lambda = \frac{5}{4}).

  2. Nếu điểm PP được chọn ở giữa A′A' của đoạn BC, nghĩa là, nếu Pˉ=12Bˉ\bar{P} = \frac{1}{2} \bar{B} và do đó, α=0,β=12\alpha = 0, \quad \beta = \frac{1}{2}, thì nhờ các công thức

Tờ 37

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

35

hình xuyến CMCM thành số thực tùy ý λ\lambda? Làm thế nào chúng ta có thể chứng minh bằng định nghĩa “affine” (tức là một định nghĩa không sử dụng độ dài và góc rõ ràng mà chỉ dựa trên khái niệm về sự song song) các quy tắc của đại số vectơ mà chúng ta đã sử dụng rộng rãi trong suốt bài trình bày của mình? Chúng tôi sẽ không trả lời những câu hỏi này mà sẽ giới hạn ở việc yêu cầu người đọc quyết định xem có nên chỉ sử dụng các phép toán “afficine” đơn giản nhất (cộng vectơ và nhân vectơ với một số), một số “afficine” bài toán.

Bài toán và

  1. Chứng minh rằng, dù các điểm A,B,CA, B, C và DD được đặt như thế nào thì ba đoạn thẳng nối trung điểm của các đoạn ABAB và CDCD, ACAC và BDBD, ADAD và BCBC đều có điểm chung.

  2. Trên các đường thẳng ABAB và CDCD, nằm tùy ý trong không gian, lần lượt có các điểm A′A' và C′C', lần lượt cắt bỏ cùng một phần của các đoạn ABAB và CDCD. Trên các đường BCBC và DADA có các điểm B′B' và D′D', cắt cùng một phân số khỏi các đoạn BCBC và DADA. Chứng minh rằng đường thẳng A′C′A'C' và B′D′B'D' cắt nhau.

  3. Bảy điểm AiA_i (i=1,2,…,7i=1, 2, \dots, 7) nằm tùy ý trong không gian, PP là điểm tùy ý. Gọi BijkB_{ijk} là trọng tâm của hệ điểm Ai,Aj,Ak,BlmnpA_i, A_j, A_k, B_{lmnp} là trọng tâm của hệ các điểm còn lại (các chỉ số i,j,k,l,m,n,pi, j, k, l, m, n, p đều khác nhau), ϕijk\phi_{ijk} là đường thẳng đi qua điểm BijkB_{ijk} song song với đường thẳng PBlmnpPB_{lmnp}, ψlmnp\psi_{lmnp} là đường thẳng đi qua điểm BlmnpB_{lmnp} song song với đường thẳng PBijkPB_{ijk}. Chứng minh rằng 1) mọi đường thẳng ϕijk\phi_{ijk} cắt nhau tại một điểm; 2) tất cả các đường ψlmnp\psi_{lmnp} cắt nhau tại một điểm.

  4. Trên các cạnh AB,BC,CAAB, BC, CA của tam giác ABCABC, lần lượt đặt các điểm C′,A′,B′C', A', B' sao cho trọng tâm của tam giác A′B′C′A'B'C' và ABCABC trùng nhau.

  5. Chứng minh rằng trong tất cả các tam giác A′B′C′A'B'C' nội tiếp tam giác ABCABC sao cho trọng tâm của tam giác ABCABC và A′B′C′A'B'C' trùng nhau thì tam giác nào có đỉnh cắt hai cạnh của tam giác ABCABC sẽ có diện tích nhỏ nhất.

  6. Mỗi cạnh của tứ giác ABCDABCD được chia thành ba phần bằng nhau. Một đường thẳng được vẽ đi qua hai điểm phân chia đó, các cạnh ABAB và ADAD, gần với các điểm khác nằm ở đỉnh AA. Tương tự, vẽ thêm ba đường thẳng đi qua các điểm chia gần với các đỉnh B,C,DB, C, D. Chứng minh rằng trọng tâm của tứ giác tạo bởi bốn đường thẳng này trùng với trọng tâm của tứ giác ABCDABCD.

Nhật thực toàn phần ngày 6 tháng 9 năm 1979

Tất cả các giai đoạn của nhật thực này sẽ được nhìn thấy ở các khu vực cực đông và đông bắc của Liên Xô, nằm ở phía đông của đường chạy gần từ Khabarovsk và Nikolaevsk-on-Amur đến Okhotsk và Biển Đông Siberia. Ở phía tây của đường này, Mặt trăng sẽ mọc trong tình trạng nhật thực một phần và ở phía tây của đường chạy từ Erfei Pavlovich qua Aldan, Yakutsk, Sangar và Verkhoyansk đến Quần đảo Siberia mới - đã ở giai đoạn nhật thực toàn phần. Ở phía tây Ulan-Ude, Barguzin, Vitim và Sukhana, không thể nhìn thấy nhật thực toàn phần vì Mặt trăng sẽ mọc ở đó sau khi nó kết thúc.

Trong thời gian nhật thực, Mặt trăng sẽ nằm trong chòm sao Bảo Bình và sẽ đi qua vùng phía nam của bóng trái đất (xem hình; chữ NN biểu thị hướng đến cực bắc của thế giới, tức là gần với ngôi sao Pslar). Giai đoạn chính của nhật thực toàn phần Φm=1,10\Phi_m=1,10.

Dưới đây là khoảnh khắc nhật thực theo giờ Moscow (TMT_M):

thời điểm bắt đầu nhật thực một phần 12m12^m và bắt đầu nhật thực toàn phần 13m13^m và pha lớn nhất 13m13^m và kết thúc nhật thực toàn phần 14m14^m và kết thúc nhật thực một phần 15m15^m

Để có được những khoảnh khắc giống nhau theo giờ địa phương, bạn cần thêm chênh lệch số nguyên giữa giờ địa phương và giờ Moscow vào các giá trị được chỉ định TMT_M.

M. Dadaev

Tờ 38

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

36

Vòng tròn
chín điểm
(xem trang 4 của bìa)

Hãy dựng một tam giác ABC tùy ý và vẽ các đường cao và đường trung tuyến trong đó. Trong Hình 1, các đường chính là L, M, N của các đoạn nối trực tâm (giao điểm của các đường cao) của tam giác với các đỉnh của nó. Vì vậy, đôi khi nó còn được gọi là đường tròn điểm thứ chín.

Để chứng minh tất cả điều này, hãy xem xét một tứ giác tùy ý có các đường chéo vuông góc. Trong Hình 2, bạn thấy tứ giác ABCD trong cống, nhưng nói chung, nó có thể không lồi và thậm chí tự giao nhau. Hãy xem xét phần giữa

Hình 1.

Các độ cao (điểm D, E, F) và đáy của các đường trung tuyến (điểm K, P, G) được tô màu đỏ. Hóa ra tất cả những điểm này đều nằm trên cùng một đường tròn. Nó thường được gọi là vòng tròn Euler. Ngoài sáu điểm đã nêu, các cạnh giữa X, Y, Z, U nằm trên cùng một đường tròn. Dễ dàng nhận thấy chúng là các đỉnh của hình chữ nhật (chứng minh điều này). Do đó, chúng nằm trên cùng một đường tròn và XX và YU là đường kính của chúng. Từ những điểm này chúng ta thả các đường vuông góc XV, YW, ZT và US tới các cạnh đối diện của tứ giác hoặc phần kéo dài của chúng. Rõ ràng các điểm V, T, W và S nằm trên cùng một đường tròn: số thực, ví dụ các góc XVZ và XTZ là các góc vuông.

Bây giờ chúng ta có thể chứng minh rằng trong Hình 1 các điểm D, E, F, K, P và G nằm trên cùng một đường tròn. Trên đó, khi xem xét kỹ hơn, người ta có thể phát hiện ba hình tứ giác không lồi AHBC, ABHC có các đường chéo vuông góc. Ví dụ, trong tứ giác AHBC các đường chéo đó là các đoạn HC và AB. Chúng ta hãy chứng minh bằng tứ giác này rằng các điểm E, P, D và G thực sự thuộc cùng một đường tròn. Điểm P là trung điểm của cạnh BC và điểm E là đáy đường vuông góc kẻ từ BC đó đến cạnh đối diện AH. Tương tự, điểm D là đáy của đường vuông góc kẻ từ điểm G, chính giữa cạnh AC, tới cạnh đối diện BH của cùng một tứ giác. Tương tự như vậy, xét tứ giác ABCH, ta tin rằng điểm F cũng nằm trên cùng một đường tròn, v.v.

Dễ dàng nhận thấy rằng bán kính của đường tròn Euler bằng một nửa bán kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC. Hãy chứng minh rằng tâm đường tròn Euler chia đôi đoạn nối tâm đường tròn ngoại tiếp và trực tâm H.

V. Berezin

Hình 2.

Các độ cao (điểm D, E, F) và đáy của các đường trung tuyến (điểm K, P, G) được tô màu đỏ. Hóa ra tất cả những điểm này đều nằm trên cùng một đường tròn. Nó thường được gọi là vòng tròn Euler. Ngoài sáu điểm đã nêu, các cạnh giữa X, Y, Z, U nằm trên cùng một đường tròn. Dễ dàng nhận thấy chúng là các đỉnh của hình chữ nhật (chứng minh điều này). Do đó, chúng nằm trên cùng một đường tròn và XX và YU là đường kính của chúng. Chúng ta thả từ các điểm này vuông góc XV, YW, ZT và US xuống các cạnh đối diện của tứ giác hoặc các cạnh của chúng.

Tờ 39

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

37

Đài tưởng niệm vô giá trị

“Từ điểm A và điểm B, khoảng cách giữa chúng là 120 km, tôi sẽ đồng thời huấn luyện hai người đi xe đạp tóc rời nhau”. Ai không quen thuộc với trường học truyền thống bài toán “để vẽ phương trình”, bắt đầu bằng một cụm từ tương tự? Ở đây mọi thứ đều rõ ràng: hai điểm là hai điểm trên đường cao tốc được mô tả và độ dài của đoạn đường giữa các điểm là khoảng cách giữa các điểm.

Nhưng chúng ta hãy tự hỏi: thực sự người ta có ý gì khi nói “khoảng cách đường cao tốc giữa các thành phố”? Rốt cuộc, một thành phố thực sự cách xa một điểm… Để thay đổi khoảng cách từ một thành phố, không chỉ cần có một đơn vị đo chiều dài mà còn phải thiết lập một “điểm tham chiếu”, các điều kiện từ đó khoảng cách sẽ được đo. Ở Liên Xô, tại các thành phố lớn, điểm mà từ đó (hoặc đến) khoảng cách thay đổi được coi là bưu điện. Ví dụ: tất cả khoảng cách từ Moscow trên đường cao tốc được tính từ tòa nhà Bưu điện Moscow (Kirova St., 26). Vì vậy, “khoảng cách từ Moscow đến Leningrad” là khoảng cách giữa bưu điện Moscow và Leningrad.

Nhưng ở Cộng hòa Nhân dân Hungary, mọi khoảng cách đều được đo bằng một tác phẩm điêu khắc bằng đá đặc biệt được lắp đặt ở trung tâm Budalest, không xa Chain Place xinh đẹp. Số “0” và chữ “km” trên bệ sẽ biểu thị điểm bắt đầu của mọi con đường ở Hungary. “Số 0” này, như cách gọi của người Budapest, là một trong những điểm thu hút của thủ đô Hungary; bạn có thể nhìn thấy nó trong bức ảnh, trên trang thứ hai của trang bìa.

N.H.

Đa giác và điểm

Hình vẽ cho thấy một mặt phẳng có mạng đơn vị. Các đường thẳng được vẽ trên mặt phẳng không đi qua các nút của mạng đơn vị, chia toàn bộ mặt phẳng thành các hình tam giác và hình ngũ giác, mỗi hình tam giác và mỗi hình ngũ giác chứa một nút của mạng đơn vị.

Có thể dễ dàng chia mặt phẳng bằng các đường thẳng thành các gamma song song, mỗi gamma chứa một nút của mạng đơn vị. Làm thế nào khác là nó có thể

A. Epifanov

trò chơi domino

Tổ hợp DOMino hoàn chỉnh được bố trí thành ba hình vuông: 2×2; 4x4 và 6x6 (xem hình). Trong trường hợp này, hình vuông nhỏ được chứa trong hình vuông ở giữa và hình vuông lớn, còn hình vuông ở giữa được chứa trong hình vuông lớn. Hình vuông ở giữa là ma thuật (tổng ma thuật là 12). Có thể sắp xếp các ô DOMino theo cách tương tự để hình vuông ma thuật trở thành một hình vuông lớn không? Hoặc lớn và vừa?

L. Mochalov

Vòng cổ bóng bay

Viết các số từ 1 đến 10 lên các quả bóng sao cho tổng của hai số liền kề không chia hết cho 3, 5 hoặc 7.

L. Mochalov

Sai lầm ở đâu?

Định lý. Nếu hai mặt phẳng đối xứng qua gốc O thì chúng cùng đi qua điểm O.

《Chứng minh》 Giả sử các mặt phẳng α, β đối xứng qua gốc tọa độ O. Nếu phương trình của mặt phẳng α là ax+by+cz+d=0, (1) thì phương trình của mặt phẳng β là ax-by-cz+d=0. (2) Cộng (1), (2), ta được d=0. Điều này có nghĩa là (0; 0; 0) là nghiệm của phương trình tổng quát, nghĩa là điểm O thuộc mặt phẳng tổng quát. Sai lầm ở đâu?

V. Kolmykov

Tờ 40

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

38

Vấn đề
lượng tử

M576—M580;F588—F592

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 phạm vi chương trình giảng dạy ở trường hiện tại. bài toán khó nhất đã bị xóa bằng dấu hoa thị. Sau khi hình thành bài toán, chúng tôi thường cho biết ai đã đề xuất điều đó cho chúng tôi. Tất nhiên, không phải tất cả những bài toán này đều được xuất bản lần đầu tiên. Lời giải bài toán từ số này có thể được gửi chậm nhất là ngày 15 tháng 10 năm 1979. Trong cột “Tới”, hãy viết: “Nhiệm vụ «Kvant» Số 8—79” và các số bài toán, lời giải mà bạn đang gửi, ví dụ: “M576, M577 hoặc “F588”. Lời giải bài toán từ các số khác nhau của tạp chí hoặc trong các chủ đề khác nhau (toán học và vật lý) được đưa vào các phong bì khác nhau có ghi địa chỉ của bạn trên đó.

Điều kiện của mỗi bản gốc bài toán được đề xuất xuất bản (hoặc chu kỳ bài toán) được ấn định trong một phong bì riêng biệt, được nhân đôi cùng với lời giải của bạn cho những bài toán này (trên vị trí phong bì: “Vấn đề «Kvant», một vấn đề mới trong vật lý hoặc “… một vấn đề mới trong toán học”).

Ở đầu mỗi chữ cái, vui lòng cho biết họ, tên, mã số trường và lớp mà bạn là giáo viên.

Trong số này, Bài toán được tổng hợp từ bài toán, được đưa ra tại Olympic toàn Liên đoàn lần thứ XIII dành cho học sinh. Số trong ngoặc đơn biểu thị lớp mà bài toán tương ứng được đề xuất.

M576. Có một số điểm trên mặt phẳng đã cho. Đối với một số cặp (A; B) của các điểm này, các vectơ AB⃗\vec{AB} được lấy và theo cách sao cho cùng một số vectơ bắt đầu tại mỗi điểm và kết thúc tại điểm đó. Chứng minh rằng tổng của tất cả các vectơ đã chọn bằng 0⃗\vec{0}. (8)

V. Proizvolov

M577. Số quân cờ nhỏ nhất cần được đặt trên các ô của bàn cờ có kích thước a) 8×88 \times 8 ô,
b) n×nn \times n ô
sao cho trên mỗi đoạn thẳng đi qua tâm trường tùy ý và song song với một cạnh hoặc đường chéo bất kỳ của bàn cờ có ít nhất một quân cờ? (Phi được đặt ở giữa các sân.) (8; 10)

N. Vasiliev

M578. Tìm xx và yy từ hệ phương trình
{x−yx2−y2=a,y−xx2−y2=b\begin{cases} \frac{x-y}{\sqrt{x^2-y^2}} = a, \\ \frac{y-x}{\sqrt{x^2-y^2}} = b \end{cases}
(a và b là các số đã cho). (8; 10)

V. Gutemacher

M579. Chứng minh rằng với mọi số x1,x2,…,xnx_1, x_2, \dots, x_n thuộc khoảng [0; 1], bất đẳng thức đúng
(x1+x2+⋯+xn+1)2≥4(x12+x22+⋯+xn2).\left(x_1+x_2+\dots+x_n+1\right)^2 \geq 4\left(x_1^2+x_2^2+\dots+x_n^2\right).
(9)

A. Plotkin, S. Fomin

M580. Trong quốc hội, mỗi thành viên có không quá ba kẻ thù. Chứng minh rằng quốc hội có thể được chia thành hai viện sao cho mỗi nghị viện trong cùng một viện sẽ không có nhiều hơn một kẻ thù. (Người ta coi rằng nếu AA là kẻ thù của BB thì BB là kẻ thù của AA.) (8-10)

O. Borodin

F588. Hình 1 (nhìn từ trên xuống) được thực hiện với ảnh chụp các đám khói tỏa ra từ ba đầu máy xe lửa di chuyển dọc theo một đoạn thẳng của đường ray. Tốc độ của đầu máy thứ nhất là ∣v⃗1∣=50|\vec{v}_1| = 50 km/h, và tốc độ của đầu máy thứ hai là ∣v⃗2∣=70|\vec{v}_2| = 70 km/h,

Tờ 41

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

39

hướng chuyển động của chúng được biểu thị trong hình bằng các mũi tên. Vận tốc của đầu máy thứ ba là bao nhiêu? (9)

N. Slobodetsky

F589. Một bình trụ có thể tích 10 lít, đóng kín bằng pít-tông và đặt trong bình điều nhiệt ở nhiệt độ 40°C, chứa 0,05 mol hai chất. Xác định khối lượng chất lỏng trong xi lanh sau khi đẳng nhiệt, do đó thể tích dưới pít-tông giảm đi 3 lần. Áp suất hơi bão hòa của chất lỏng thứ nhất ở nhiệt độ 40°C là 0,7·10⁴ Pa, chất lỏng thứ hai - 1,7·10⁴ Pa. Vẽ đường đẳng nhiệt scatium. Khối lượng mol của chất lỏng thứ nhất là 1,8·10⁻² kg/mol, chất lỏng thứ hai - 4,6·10⁻² kg/mol. (10)

M. Vavrukh

F590. Khi một xe điện di chuyển dọc theo đoạn đường nằm ngang ở một tốc độ nhất định, nó sẽ tiêu thụ dòng điện I₀=100 A, trong khi hiệu suất chuyển động là η=0,9 *). Khi xe điện di chuyển xuống đoạn nghiêng của đường ray với cùng tốc độ thì dòng điện trong động cơ bằng 0 (động cơ đã tắt). Động cơ sẽ tiêu thụ dòng điện bao nhiêu khi xe điện di chuyển lên trên cùng một đoạn đường với cùng tốc độ? (10)

V. Skorovarov

F591. Hai hình trụ có bán kính khác nhau va chạm theo hai hướng ngược nhau quanh trục song song nằm ngang với vận tốc góc ω₁=ω₂=ω=2 rad/s. Khoảng cách ngang giữa các trục là L = 4 m. Tại thời điểm t = 0, một chùm tia được đặt trên các hình trụ vuông góc với các trục sao cho nó ở vị trí nằm ngang và đồng thời tiếp xúc với cả hai bề mặt quay, và khối tâm của nó nằm ngay phía trên trục hình trụ nhỏ hơn bán kính (r = 0,25 m), như chỉ ra trên Hình 2. Tính toán và minh họa sự phụ thuộc đồ thị của chuyển vị ngang của chùm theo thời gian, bắt đầu từ thời điểm t=0. Hệ số ma sát μ=0,05, gia tốc trọng trường bằng g=10,0 m/s². (10)

D. Futorsky

F592. Có hai bình dẫn nhiệt. Thùng đầu tiên chứa 5 lít nước ở nhiệt độ *) Hiệu quả di chuyển của xe điện phụ thuộc vào cường độ dòng điện.

Tờ 43

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

41

M522. Trên mặt phẳng đã cho có một số đoạn thẳng rời nhau, không có đoạn nào nằm trên cùng một đường thẳng. Chúng tôi muốn kiểm tra thêm một số đoạn nối các đầu của các đoạn này để tất cả các đoạn này cùng nhau tạo thành một đường đứt nét phi tuyến tính. Điều này có thể luôn luôn được thực hiện?

M523. Quân cờ vừa với một nút của bàn cờ có kích thước n×nn \times n ô. Mỗi người trong số hai người chơi lần lượt chuyển nó sang ô liền kề (có một mặt chung với mặt đặt chip). Con thứ hai không thể phân tán ra sân, hai con chip đã hú rồi. Chúng tôi chăm sóc những người không có nơi nào để đi.
a) Chứng minh rằng nếu nn là số chẵn thì cerru đầu có thể thêm phần bị cắt, và nếu nn là số lẻ thì chúng ta cắt bỏ phần thứ hai.
b) Chúng ta nên loại bỏ ai nếu con chip ban đầu không nằm trên trường nút mà nằm trên trường liền kề với nó?

Đáp số: không phải lúc nào cũng vậy. Hình 1 cho thấy sáu đoạn mà các đầu của chúng không thể được kết nối theo cách yêu cầu. Trên thực tế, mỗi đầu trong số sáu đầu của đoạn ngắn chỉ có thể được nối với phần cuối của đoạn dài “của chính nó”, và vì phải có hai đầu tự do nên cả hai đầu của một trong các đoạn ngắn phải được nối bằng các đoạn với các đầu của đoạn dài. Kết quả sẽ là một đường gãy khép kín có bốn mắt xích - một sự mâu thuẫn.

V. Proizvolov

♦

a) Giả sử nn là số lẻ. Trong trường hợp này, một doku có kích thước n×nn \times n, ngoài trường góc, có thể được bao phủ bằng xương domino 2×12 \times 1 (Hình 2, a). Hãy để người về thứ hai thực hiện theo chiến lược này: anh ta đặt một con cá trên ô thứ hai của quân domino, trên ô đầu tiên mà người chơi bắt đầu trò chơi đặt con cá. Rõ ràng là làm như vậy thì người chơi thứ hai sẽ thắng.

Để nn chẵn. Sau đó, một doku có kích thước n×nn \times n có thể được bao phủ hoàn toàn bằng xương domino (Hình 2, b). Trong trường hợp này, người chơi bắt đầu trò chơi, tin rằng với nước đi “không”, đồng đội của anh ta đã đặt một con cá vào ô góc của quân domino, trên ô đầu tiên mà người chơi bắt đầu trò chơi đặt cá. Rõ ràng là người bắt đầu trò chơi bây giờ sẽ giành chiến thắng.

b) Nếu ban đầu con chip không nằm ở ô góc mà nằm ở ô liền kề thì người mới bắt đầu luôn thắng. Tại sao nn điều này đã được chứng minh như trên (bàn cờ ngay lập tức được chia thành các “domin”, và người chơi đầu tiên phải đặt cược như trước). Đặt nn là số lẻ. Sau đó, người chơi bắt đầu trò chơi là ô góc của bến tàu (người chơi thứ hai sẽ không đến được đó vì nó sai màu - xem Hình 2, b), sau đó

Hình 2a.

Hình 26.

Hình 2c.

đánh bại phần còn lại của bến cảng để “dominiki” và một lần nữa hành động theo chiến lược.

Chúng tôi mời người đọc tìm ra ai sẽ thắng nếu con chip ban đầu đứng trên một số lĩnh vực khác.

N. Nechevmaev

♦

Nếu 1978m−11978^m-1 với một số mm tự nhiên chia hết cho 1000m−11000^m-1, thì mm hiệu (1978m−1)−(1000m−1)=1978m−1000m(1978^m-1)-(1000^m-1)=1978^m-1000^m cũng chia hết cho 1000m−11000^m-1.

1978m−1000m=2m(989m−500m).1978^m-1000^m=2^m(989^m-500^m).

Vì 1000m−11000^m-1 là số lẻ nên 1000m−11000^m-1 phải chia hết cho 989m−500m989^m-500^m. Nhưng điều đó là không thể

Tờ 44

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

42

M525. Chứng minh rằng với mỗi khối đều tồn tại hai mặt phẳng sao cho hình chiếu của các khối đó lên các mặt phẳng này ít nhất là 2\sqrt{2}.

Hình 3.

Chúng ta hãy vẽ các mặt phẳng song song Π1\Pi_1 và Π2\Pi_2 qua hai cạnh đối diện ABAB và CDCD của khối trung diện ABCDABCD (Hình 3). Gọi hh là khoảng cách giữa chúng. Chúng ta sẽ chỉ xem xét các hình chiếu của khối trung diện trên các mặt phẳng vuông góc với Π1\Pi_1, và chúng ta cũng sẽ tìm giá trị trung bình của chúng, tỷ lệ các hình chiếu của khối trung diện trên đó không nhỏ hơn 2\sqrt{2}.

Gọi A1B1C1D1A_1B_1C_1D_1 là hình chiếu của khối đa diện ABCDABCD lên một mặt phẳng như vậy α\alpha. Sau đó [A1B1]⊂Π1∩α[A_1B_1] \subset \Pi_1 \cap \alpha, [C1D1]⊂Π2∩α[C_1D_1] \subset \Pi_2 \cap \alpha và do đó [A1B1]∥[C1D1][A_1B_1] \parallel [C_1D_1]. Như vậy, hình chiếu A1B1C1D1A_1B_1C_1D_1 của khối trung diện ABCDABCD lên mặt phẳng α\alpha là hình thang có chiều dài hh (trong một số trường hợp thoái hóa thành hình tam giác). Đường giữa KLKL của hình thang A1B1C1D1A_1B_1C_1D_1 là hình chiếu của hình bình hành PQRSPQRS, trong đó P,Q,R,SP, Q, R, S lần lượt là trung điểm của các cạnh AC,AD,BDAC, AD, BD và BCBC của khối trung diện ABCDABCD (xem Hình 3). (Thật vậy, tất cả các điểm K,L,P,Q,R,SK, L, P, Q, R, S đều nằm trong mặt phẳng song song với các mặt phẳng Π1\Pi_1 và Π2\Pi_2 và cách đều chúng.) Các đỉnh của hình bình hành P,Q,R,SP, Q, R, S lần lượt được chiếu tại các giao điểm của đường giữa KLKL với các đoạn A1C1,A1D1,B1D1A_1C_1, A_1D_1, B_1D_1 và B1C1B_1C_1. Để định nghĩa, chúng ta sẽ giả sử rằng [PQ][PQ] là cạnh nhỏ hơn của hình bình hành và [PR][PR] là cạnh lớn hơn trong các đường chéo của nó. Rõ ràng là ∣PR∣/∣PQ∣≥2|PR|/|PQ| \geq \sqrt{2}.

Bây giờ chúng ta lấy mặt phẳng α1\alpha_1, song song với đường chéo PRPR (và tất nhiên, vuông góc với mặt phẳng Π1\Pi_1) và mặt phẳng α2\alpha_2, vuông góc với [PS][PS] (α2⊥Π1\alpha_2 \perp \Pi_1). Độ dài đường trung bình của hình thang (hình chiếu của khối đa diện) trong trường hợp đầu tiên bằng ∣PR∣|PR|, và trong trường hợp thứ hai - không quá ∣PQ∣|PQ|. Trong trường hợp đầu tiên, hình chiếu mặt phẳng của khối trung diện bằng h⋅∣PR∣h \cdot |PR|, trong trường hợp thứ hai - không quá h⋅∣PQ∣h \cdot |PQ|. Tỷ lệ của các mặt phẳng này không nhỏ hơn 2\sqrt{2}.

Đối với một khối trung diện đều, ước tính 2\sqrt{2} là dân số: các mặt phẳng hình chiếu của khối trung diện đều trên các mặt phẳng α1\alpha_1 và α2\alpha_2 sẽ bằng a2/2a^2/2 và a2/22a^2/2\sqrt{2}, trong đó aa là độ dài của cạnh trung diện đều. Nhưng điều này cũng cần có bằng chứng.

A. Berzin

M526. a) Chứng minh diện tích adb của tứ giác lồi bằng
S=tgφ∣a2−b2+e2−d2∣4,S = \frac{tg\varphi |a^2 - b^2 + e^2 - d^2|}{4},
thức ăn a,b,c,da, b, c, d - độ dài của các đường liên tiếp của tứ giác, φ\varphi - các giá trị giữa các đường chéo của nó, φ≠90∘\varphi \neq 90^\circ.
b) adb có thể tìm diện tích SS khi biết a,b,ca, b, c và dd, nếu φ=90∘\varphi = 90^\circ không?

a) Cho ABCDABCD là tứ giác đã cho, ∣AB∣=a|AB| = a, ∣BC∣=b|BC| = b, ∣CD∣=c|CD| = c, ∣DA∣=d|DA| = d (Hình 4). Sau đó
S=12∣AC∣⋅∣BD∣⋅sin⁡φ.S = \frac{1}{2} |AC| \cdot |BD| \cdot \sin \varphi.
Hãy thử biểu diễn diện tích adb SS của tứ giác ABCDABCD thông qua tích vô hướng của các vectơ AC⃗\vec{AC} và BD⃗\vec{BD}. Rõ ràng rằng một trong các đẳng thức sau có giá trị:
AC⃗;BD⃗=φ или AC⃗;BD⃗=π−φ.\vec{AC}; \vec{BD} = \varphi \text{ или } \vec{AC}; \vec{BD} = \pi - \varphi.
Pozny ∣cos⁡(AC⃗;BD⃗)∣=cos⁡φ|\cos(\vec{AC}; \vec{BD})| = \cos \varphi. Nếu φ≠π2\varphi \neq \frac{\pi}{2} thì
S=12∣AC∣⋅∣BD∣⋅cos⁡φ=12∣AC∣⋅∣BD∣×S = \frac{1}{2} |AC| \cdot |BD| \cdot \cos \varphi = \frac{1}{2} |AC| \cdot |BD| \times

Tờ 45

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

43

Hình 4.

Hình 5.

Hình 6.

×∣cos⁡(AC⃗;BD⃗)∣tgφ=12∥AC⃗∥⋅∣BD⃗∣cos⁡(AC⃗;BD⃗)∣⋅tgφ=12∣AC⃗⋅BD⃗∣⋅tgφ.\times | \cos(\vec{AC}; \vec{BD})| \text{tg} \varphi = \frac{1}{2} \|\vec{AC}\| \cdot |\vec{BD}| \cos(\vec{AC}; \vec{BD})| \cdot \text{tg} \varphi = \frac{1}{2} |\vec{AC} \cdot \vec{BD}| \cdot \text{tg} \varphi.

Tuy nhiên AC⃗⋅BD⃗=AC⃗(AD⃗−AB⃗)=AC⃗⋅AD⃗−AC⃗⋅AB⃗=12(2AC⃗⋅AD⃗−2AC⃗⋅AB⃗)=12[(AC⃗)2+(AD⃗)2−(AC⃗−AD⃗)2−((AC⃗)2+(AB⃗)2−(AC⃗−AB⃗)2)]=12[(AC⃗)2+(AD⃗)2−(DC⃗)2−(AC⃗)2−(AB⃗)2+(BC⃗)2]=12((BC⃗)2−(CD⃗)2+(DA⃗)2−(AB⃗)2);\vec{AC} \cdot \vec{BD} = \vec{AC} (\vec{AD} - \vec{AB}) = \vec{AC} \cdot \vec{AD} - \vec{AC} \cdot \vec{AB} = \frac{1}{2} (2\vec{AC} \cdot \vec{AD} - 2\vec{AC} \cdot \vec{AB}) = \frac{1}{2} [(\vec{AC})^2 + (\vec{AD})^2 - (\vec{AC} - \vec{AD})^2 - ((\vec{AC})^2 + (\vec{AB})^2 - (\vec{AC} - \vec{AB})^2)] = \frac{1}{2} [(\vec{AC})^2 + (\vec{AD})^2 - (\vec{DC})^2 - (\vec{AC})^2 - (\vec{AB})^2 + (\vec{BC})^2] = \frac{1}{2} ((\vec{BC})^2 - (\vec{CD})^2 + (\vec{DA})^2 - (\vec{AB})^2);

bởi vì

S=12∣AC⃗⋅BD⃗∣⋅tgφ=14∣a2−b2+c2−d2∣⋅tgφ.S = \frac{1}{2} |\vec{AC} \cdot \vec{BD}| \cdot \text{tg} \varphi = \frac{1}{4} |a^2 - b^2 + c^2 - d^2| \cdot \text{tg} \varphi.

V. Guba

  1. Đối với φ=90∘\varphi = 90^\circ, hãy biểu thị diện tích SS của một tứ giác lồi theo độ dài a,b,c,da, b, c, d các cạnh của nó. Lưu ý rằng trong trường hợp này a2−b2+c2−d2=0a^2 - b^2 + c^2 - d^2 = 0. Đặt aa là số nhỏ nhất trong các số a,b,c,da, b, c, d. Một đoạn có chiều dài aa với các đầu trên tia l1l_1 và m1m_1 (Hình 5) có thể được kéo dài thành một tứ giác với các cạnh đã cho; Bằng cách thay đổi vị trí của đoạn thẳng, chúng ta sẽ có được một loạt các hình tứ giác như vậy (với các góc khác nhau ở các đỉnh). Hãy chứng minh rằng diện tích của tất cả các hình tứ giác này không bằng nhau. Để làm điều này, chúng tôi sử dụng đẳng thức (Hình 6)

S=12(absin⁡φ+cdsin⁡ψ),S = \frac{1}{2} (ab \sin \varphi + cd \sin \psi),

trong đó φ\varphi và ψ\psi là các góc tại các đỉnh AA và CC của tứ giác, hãy cùng tìm những giá trị nào SS có thể nhận.

Các góc φ\varphi và ψ\psi có liên hệ với nhau bởi

a2+b2−2abcos⁡φ=c2+d2−2cdcos⁡ψa^2 + b^2 - 2ab \cos \varphi = c^2 + d^2 - 2cd \cos \psi

(định lý cosin).

Chúng ta sẽ giả sử rằng góc φ\varphi là hàm của φ\varphi. Từ khớp (*)

ψ′=absin⁡φcdsin⁡ψ,\psi' = \frac{ab \sin \varphi}{cd \sin \psi},

vì vậy với S′S' tùy ý (bằng φ\varphi), chúng ta nhận được:

S′=12(abcos⁡φ+ψ′cdcos⁡ψ)=ab2(cos⁡φ+cos⁡ψsin⁡ψsin⁡φ)=ab2sin⁡ψsin⁡(φ+ψ).S' = \frac{1}{2} (ab \cos \varphi + \psi' cd \cos \psi) = \frac{ab}{2} \left( \cos \varphi + \frac{\cos \psi}{\sin \psi} \sin \varphi \right) = \frac{ab}{2} \sin \psi \sin (\varphi + \psi).

Chúng ta thấy rằng S′=0S' = 0 khi sin⁡(φ+ψ)=0\sin (\varphi + \psi) = 0, tức là khi φ+ψ=180∘\varphi + \psi = 180^\circ. Điều này có nghĩa là một đường tròn có thể được mô tả xung quanh tứ giác tương ứng.

Chúng tôi tôn vinh định lý nổi tiếng của Schmeiner rằng trong tất cả các hình tứ giác có một cạnh cho trước, hình tứ giác có thể mô tả được hình tròn là hình có diện tích lớn nhất. Hầu như - bởi vì chúng ta vẫn cần kiểm tra xem tại điểm 0 được chỉ định của S′S' tùy ý thì hàm S=S(φ)S = S(\varphi) thực sự có cực đại. Chúng ta sẽ hạn chế kiểm tra phát biểu này chỉ trong trường hợp chúng ta đang xét, khi các đường chéo của tứ giác vuông góc (chúng ta chưa sử dụng trường hợp này).

Tờ 46

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

44

Lưu ý rằng đạo hàm ψ′\psi' không âm (có thể thấy điều này từ công thức (**)), do đó khi góc φ\varphi tăng thì góc ψ\psi cũng tăng. Góc φ\varphi lấy giá trị nhỏ nhất trong tứ giác ở Hình 7, aa và lớn nhất trong Hình 7, 6 (hãy nhớ rằng aa là góc nhỏ nhất). Do đó, tổng của φ+ψ\varphi + \psi thay đổi từ giá trị nào đó nhỏ hơn 180° đến giá trị nào đó lớn hơn 180° và nhỏ hơn 360°. Đạo hàm của S′S' dương tại φ+ψ<180∘\varphi + \psi < 180^\circ, 0 tại φ+ψ=180∘\varphi + \psi = 180^\circ và nhỏ hơn 0 tại 180° < φ+ψ<360∘\varphi + \psi < 360^\circ. Do đó, bản thân hàm SS tăng ở φ+ψ<180∘\varphi + \psi < 180^\circ và đạt cực đại ở φ+ψ=180∘\varphi + \psi = 180^\circ, sau đó giảm dần; sao cho đạt được mức tối thiểu SS tại một trong các điểm cuối x (tương ứng với Hình 7 và 6). Có thể dễ dàng tính toán (bạn tự làm) rằng diện tích tối đa của Smax⁡S_{\max} là ac+bd2\frac{ac + bd}{2}, và tại các điểm cuối lần lượt là S1=12(a+d)b2−a2S_1 = \frac{1}{2}(a + d)\sqrt{b^2 - a^2} và S2=12(a+b)d2−a2S_2 = \frac{1}{2}(a + b)\sqrt{d^2 - a^2} (S1<S2S_1 < S_2 nếu b<db < d; S1=S2S_1 = S_2 nếu b=db = d; S1>S2S_1 > S_2 nếu b>db > d). Đồ thị của hàm SS được thể hiện trên Hình 8, diện tích SS (một tứ giác có độ dài các cạnh cho trước và các đường chéo vuông góc với nhau) có thể nhận bất kỳ giá trị nào trong S1≤S≤Smax⁡S_1 \leq S \leq S_{\max}, Smax⁡≤S≤S2S_{\max} \leq S \leq S_2.

L. Limanov

M527. Đặt x1,x2,…,xnx_1, x_2, \dots, x_n là số thực, 0≤xi≤10 \leq x_i \leq 1. Chứng minh rằng số lượng x1+x2+⋯+xn−x1x2−x2x3−⋯−xn−1xn−xnx1x_1 + x_2 + \dots + x_n - x_1x_2 - x_2x_3 - \dots - x_{n-1}x_n - x_nx_1 không thể vượt quá
a) 1 tại n=3n = 3;
b) 2 tại n=4n = 4;
c) [n/2][n/2] tại n≥3n \geq 3.

Hình 7.

Hình 8.

M527. Đặt x1,x2,…,xnx_1, x_2, \dots, x_n là số thực, 0≤xi≤10 \leq x_i \leq 1. Chứng minh rằng số lượng x1+x2+⋯+xn−x1x2−x2x3−⋯−xn−1xn−xnx1x_1 + x_2 + \dots + x_n - x_1x_2 - x_2x_3 - \dots - x_{n-1}x_n - x_nx_1 không thể vượt quá
a) 1 tại n=3n = 3;
b) 2 tại n=4n = 4;
c) [n/2][n/2] tại n≥3n \geq 3.

Hình 9.

Chúng tôi sẽ cho hai lời giải điểm) bài toán. Đầu tiên trong số chúng sử dụng phương pháp quy nạp toán học và bước quy nạp được thực hiện từ n=kn = k đến n=k+2n = k + 2. Trong trường hợp này, cần kiểm tra sự thỏa mãn của các bất đẳng thức tương ứng đối với hai giá trị ban đầu n:n=3n: n = 3 và n=4n = 4. Trên thực tế, việc kiểm tra này cấu thành nội dung của các điểm aa) và 6)6) bài toán.
a) Vì vậy, hãy để n=3n = 3. Từ điều kiện 0≤xi≤10 \leq x_i \leq 1 (i==1,2,3i = = 1, 2, 3) suy ra (x1−1)(1−x2)(1−x3)≤0(x_1 - 1)(1 - x_2)(1 - x_3) \leq 0, tức là x1x2x3+x1+x2+x3−x1x2−x2x3−x3x1≤1x_1x_2x_3 + x_1 + x_2 + x_3 - x_1x_2 - x_2x_3 - x_3x_1 \leq 1.
Vì x1x2x3≥0x_1x_2x_3 \geq 0, chúng ta thu được bất đẳng thức cần thiết x1+x2+x3−x1x2−x2x3−x3x1≤1x_1 + x_2 + x_3 - x_1x_2 - x_2x_3 - x_3x_1 \leq 1.
b) Đặt n=4n = 4. Chúng ta hãy chứng minh rằng x1+x2+x3+x4−x1x2−x2x3−x3x4−x4x1≤2x_1 + x_2 + x_3 + x_4 - x_1x_2 - x_2x_3 - x_3x_4 - x_4x_1 \leq 2 bằng hình học.
Chúng ta hãy lấy một hình vuông A1A2A3A4A_1A_2A_3A_4 từ cạnh có chiều dài 1. Trên các cạnh của nó A1A2,A2A3,A3A4,A4A1A_1A_2, A_2A_3, A_3A_4, A_4A_1, chúng ta lần lượt đánh dấu các điểm B1,B2,B3,B4B_1, B_2, B_3, B_4 sao cho ∣AiBi∣=xi|A_iB_i| = x_i (i=1,2,3,4i = 1, 2, 3, 4; - xem Hình 9). Gọi S1,S2,S3,S4S_1, S_2, S_3, S_4 là diện tích của hình tam giác A1B1B4,A2B2B1,A3B3B2,A4B4B3A_1B_1B_4, A_2B_2B_1, A_3B_3B_2, A_4B_4B_3. Rõ ràng, S1+S2+S3+S4≤1S_1 + S_2 + S_3 + S_4 \leq 1 (các hình tam giác nằm bên trong hình vuông có diện tích 1 và không giao nhau); Đó là lý do tại sao
x1(1−x4)2+x2(1−x1)2+x3(1−x2)2+x4(1−x1)2≤1\frac{x_1(1 - x_4)}{2} + \frac{x_2(1 - x_1)}{2} + \frac{x_3(1 - x_2)}{2} + \frac{x_4(1 - x_1)}{2} \leq 1
từ đó chúng ta thu được bất đẳng thức mong muốn cho n=4n = 4.
c) Giả sử bất đẳng thức x1+x2+⋯+xn−x1x2−x2x3−⋯−xn−1xn−xnx1≤[n/2]x_1 + x_2 + \dots + x_n - x_1x_2 - x_2x_3 - \dots - x_{n-1}x_n - x_nx_1 \leq [n/2] (1)
đúng với n=kn = k; hãy chứng minh nó đúng với n=k+2n = k + 2.
Trước hết, hãy lưu ý rằng xk+1+xk+2+xkx1−xkxk+1−xk+2xk+1≤1x_{k+1} + x_{k+2} + x_kx_1 - x_kx_{k+1} - x_{k+2}x_k + 1 \leq 1.
(Thật vậy, điều này suy ra từ bất đẳng thức (x1−1)(1−xk+1)(1−xk+2)≤0(x_1 - 1)(1 - x_{k+1})(1 - x_{k+2}) \leq 0)
tại xk≥x1x_k \geq x_1 và từ bất đẳng thức

Tờ 47

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

45

Tại x1⩽xkx_1 \leqslant x_k.
Bằng giả thuyết quy nạp
x1+…+xk−x1x2−…−xk−1xk−xkx1⩽[k/2].x_1 + \ldots + x_k - x_1 x_2 - \ldots - x_{k-1} x_k - x_k x_1 \leqslant [k/2].
Cộng các bất đẳng thức (2) và (3), ta thu được
x1+…+xk+xk+1+xk+2−x1x2−…−xkxk+1−xk+1xk+2−xk+2x1⩽[k/2]+1=[k/2+1]=[k+22],x_1 + \ldots + x_k + x_{k+1} + x_{k+2} - x_1 x_2 - \ldots - x_k x_{k+1} - x_{k+1} x_{k+2} - x_{k+2} x_1 \leqslant [k/2] + 1 = [k/2 + 1] = \left[ \frac{k+2}{2} \right],
nên bất đẳng thức (1) cũng đúng với n=k+2n=k+2. Vấn đề c) đã được giải quyết.
Một cách khác, có lẽ “tự nhiên” hơn, lời giải bài toán c) là như sau:
Chúng ta hãy sửa các biến x1,x2,…,xi−1,xi+1,…,xnx_1, x_2, \ldots, x_{i-1}, x_{i+1}, \ldots, x_n và biến xi=xx_i=x sẽ thay đổi (trên khoảng [0; 1]). Sau đó
x1+x2+…+xn−x1x2−x2x3−…−xn−1xn−xnx1=kx+b,x_1 + x_2 + \ldots + x_n - x_1 x_2 - x_2 x_3 - \ldots - x_{n-1} x_n - x_n x_1 = kx + b,
trong đó kk và bb là các số không đổi. Rõ ràng, nó cũng là hàm tuyến tính của xx được xác định trên khoảng [0; 1], nhận giá trị cao nhất ở một trong các đầu của đoạn. Vì lý do này có thể được áp dụng tuần tự cho x1x_1, sau đó cho x2x_2, …, đến xnx_n, nên giá trị tối đa của biểu thức Σ=x1+x2+…+xn−x1x2−…−xn−1xn−xnx1\Sigma = x_1 + x_2 + \ldots + x_n - x_1 x_2 - \ldots - x_{n-1} x_n - x_n x_1 đạt được khi một số số xix_i bằng một và các số còn lại bằng 0. Bây giờ hãy lưu ý rằng nếu hai xx liền kề đều bằng một (ví dụ: xix_i và xi+1x_{i+1}), thì một trong số chúng có thể được chuyển về 0 mà không làm giảm giá trị của Σ\Sigma. Do đó, Σ\Sigma có ý nghĩa nhất khi một số (chẳng hạn như mm) không tạo ra và các “xes” bằng một. Vì m⩽[n/2]m \leqslant [n/2], (“X” không liền kề!), nên chúng ta nhận được Σmax⁡⩽[n/2]\Sigma_{\max} \leqslant [n/2] đó. Nhưng thật dễ dàng để kiểm tra rằng đối với x1=x3=x5=…=0x_1=x_3=x_5=\ldots=0, x2=x4=…=1x_2=x_4=\ldots=1 các giá trị của Σ\Sigma hoàn toàn bằng [n/2], có nghĩa là Σmax⁡=[n/2]\Sigma_{\max} = [n/2].

V. Batyrev, I. Klumova

F533. Một quả tạ có chiều dài ll lỗ khí ở nút được tạo thành bởi các mặt phẳng nhẵn (Hình 10). Quả bóng dưới cùng của quả tạ được di chuyển theo chiều ngang một khoảng rất nhỏ và quả tạ bắt đầu chuyển động. Đây là tốc độ của quả bóng phía dưới tại thời điểm quả bóng phía trên di chuyển ra khỏi mặt phẳng thẳng đứng.

Hình 10.

Hình 11.

Cho quả tạ tạo một góc α\alpha với mặt phẳng thẳng đứng tại thời điểm quả bóng trên nhấc lên khỏi mặt phẳng thẳng đứng (Hình 11), vận tốc của quả tạ trên là vv, vận tốc của quả tạ dưới là uu.

Theo định luật bảo toàn năng lượng
mv22+mu22=mgΔh=mgl(1−cos⁡α),\frac{mv^2}{2} + \frac{mu^2}{2} = mg\Delta h = mgl(1 - \cos \alpha),
hoặc
v2+u2=2gl(1−cos⁡α).v^2 + u^2 = 2gl(1 - \cos \alpha).
(1)
(m là khối lượng của mỗi quả bóng; v,u,gv, u, g - các mô-đun tương ứng với mỗi vectơ).
Vì thanh cứng nên
vcos⁡α=usin⁡α.v \cos \alpha = u \sin \alpha.
(2)
Từ phương trình (1) và (2) chúng ta tìm thấy:
u2=2gl(cos⁡2α−cos⁡3α).u^2 = 2gl(\cos^2 \alpha - \cos^3 \alpha).
(3)
Cho đến thời điểm cất cánh, khối tâm của quả tạ chuyển động với gia tốc theo phương ngang (gia tốc này được truyền bởi phản lực của thành trên). Do đó, vào thời điểm quả bóng phía trên tách ra khỏi bức tường thẳng đứng, tốc độ uu là tối đa. Chúng ta hãy tìm giá trị của cos⁡α\cos \alpha mà tại đó biểu thức cos⁡2α−cos⁡3α\cos^2 \alpha - \cos^3 \alpha (xem (3)) đạt giá trị lớn nhất: (x2−x3)′=2x−3x2=0(x^2 - x^3)' = 2x - 3x^2 = 0 (x=cos⁡αx = \cos \alpha) tại x=2/3x = 2/3, tức là cos⁡α=2/3\cos \alpha = 2/3.
Thay giá trị này cos⁡α\cos \alpha vào (3), ta tìm được:
u=2323gl.u = \frac{2}{3}\sqrt{\frac{2}{3}gl}.

A. Zilberman

Tờ 48

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

46

F534. Astromas “Skylesba” với sự trợ giúp của máy đo độ cao radar đặc biệt đã tiết lộ rằng bề mặt đại dương ở khu vực “Tam giác quỷ Bermuda” thấp hơn 25 mét so với mức bình thường (ví dụ, xem tạp chí “Khoa học và Cuộc sống”, 1976, số 9). Người ta cho rằng “quy trình” này có thể được giải thích bằng sự bắt đầu của một khoang hình cầu chứa đầy nước dưới đại dương, ước tính bán kính của khoang này. Độ sâu đại dương h=6 km, mật độ trung bình của đá đất ρn=3·10³ kk/m³.

Hình 12.

Hình 13.

Bề mặt tự do của nước trong trường hấp dẫn của Trái đất luôn được thiết lập sao cho tại bất kỳ điểm nào trên bề mặt lực hấp dẫn được phân phối lại về phía nó, nghĩa là hướng về tâm Trái đất dọc theo bán kính. Do sự hiện diện của một khoang, bề mặt đại dương bị cong - nói chung, tổng lực hấp dẫn (từ Trái đất và từ phía của “khoang”) được định hướng, nói chung, không dọc theo bán kính Trái đất.

Để suy luận sâu hơn, chúng ta sẽ sử dụng một trường tương tự giữa trường tĩnh điện của một điện tích Q và trường hấp dẫn của một khối lượng chính xác M. (Hãy nhớ lại rằng trường hấp dẫn của một quả bóng có khối lượng M tương đương với trường hấp dẫn của một quả bóng có khối lượng chính xác M đặt ở tâm).

Lực tác dụng lên điện tích thử q từ phía điện tích Q và lực tác dụng lên khối lượng thử nghiệm m từ phía khối lượng M lần lượt bằng nhau,

Fэл=14πε0Qqr2,FT=γMmr2,F_{эл} = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \frac{Qq}{r^2}, \quad F_T = \gamma \frac{Mm}{r^2},

trong đó r là khoảng cách giữa Q và q, M và m. Các công thức này tương tự nhau: Fэл∼1/r2F_{эл} \sim 1/r^2 và FT∼1/r2F_T \sim 1/r^2, Fэл∼qF_{эл} \sim q và FT∼mF_T \sim m, nghĩa là sự phụ thuộc của các lực này vào khoảng cách là như nhau và sự phụ thuộc vào độ lớn của điện tích thử nghiệm và độ lớn của khối lượng thử nghiệm là như nhau. Sử dụng sự tương tự này, chúng tôi giới thiệu thế năng φ_T của trường hấp dẫn có khối lượng chính xác M (bằng thế năng của một đơn vị khối lượng trong trường có khối lượng M). Biểu thức của φ_T tương tự như biểu thức của thế năng φ_{el} = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \frac{Q}{r} trường tĩnh điện của điện tích chính xác Q:

φT=−γMr.\varphi_T = -\gamma \frac{M}{r}.

(Dấu trừ phản ánh sự khác biệt chính giữa F_{el} và F_T: dưới tác dụng của lực hấp dẫn, các vật thể luôn hút nhau. Vì thế năng đối với r lớn vô hạn được giả sử bằng 0, nên trong trường hợp lực hấp dẫn, thế năng trong trường hấp dẫn hóa ra là âm.)

Thế năng của một hạt khối lượng m trên mặt nước phải bằng nhau. (Vì lực hấp dẫn phân bố lại bề mặt nên công do lực hấp dẫn thực hiện để di chuyển một hạt dọc theo bề mặt bằng 0.) Do đó, bề mặt của đại dương (bề mặt Trái đất) tương đương với bề mặt (tương tự là trường tương đương với bề mặt).

Chúng ta hãy viết thế năng của trường hấp dẫn của Trái đất tại điểm A, nằm xa khoang hơn và tại điểm B, nằm ngay phía trên khoang (Hình 12). Tại điểm A, khoang được tìm thấy có thể bị bỏ qua và điện thế có thể được coi là bằng nhau

φA=−γMR,\varphi_A = -\gamma \frac{M}{R},

trong đó R là bán kính Trái đất, M=4/3πR³ρπ là khối lượng của nó. Để tìm thế năng tại điểm B, chúng ta sử dụng nguyên lý chồng chất. Hình 13 minh họa sự chồng chất của trường hấp dẫn của Trái đất và khoang. Từ hình vẽ cho thấy rõ rằng thế năng tại điểm B bao gồm thế năng của trường hấp dẫn của Trái đất (không có khoang) và trường hấp dẫn của một khối hình cầu có mật độ ρ_B - ρπ, tức là khối lượng chính xác μ = 4/3πr³ (ρ_B - ρπ), trong đó r là bán kính của khoang, ρ_B là mật độ của nước. Vì vậy (xem hình 13),

φB=−γMR−δ+(−γμr+h−δ).\varphi_B = -\gamma \frac{M}{R - \delta} + \left( -\gamma \frac{\mu}{r + h - \delta} \right).

Vì bề mặt đại dương là tương đương nên φ_A = φ_B, nghĩa là

Tờ 49

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

47

MR=MR−δ+μr+h−δ.\frac{M}{R} = \frac{M}{R - \delta} + \frac{\mu}{r + h - \delta}.

Hãy biến đổi biểu thức này:

−MδR(R−δ)=μ(r+h)−δ⇒-M \frac{\delta}{R(R - \delta)} = \frac{\mu}{(r + h) - \delta} \Rightarrow

⇒−Mμ[(r+h)δ−δ2]=R(R−δ).\Rightarrow -\frac{M}{\mu}[(r + h)\delta - \delta^2] = R(R - \delta).

Bỏ qua δ2\delta^2 ở vế trái và δ\delta ở vế phải, ta được

−Mμ(r+h)δ≈R2,-\frac{M}{\mu}(r + h)\delta \approx R^2,

hoặc, thay thế −Mμ=−R3r3ρπ(ρB−ρπ),-\frac{M}{\mu} = -\frac{R^3}{r^3}\frac{\rho_\pi}{(\rho_B - \rho_\pi)},

(r+h)r3Rδρπ(ρπ−ρB)≈1⇒\frac{(r + h)}{r^3}\frac{R\delta\rho_\pi}{(\rho_\pi - \rho_B)} \approx 1 \Rightarrow

⇒r3(r+h)≈ρπ(ρπ−ρB)Rδ=32⋅6,4⋅106⋅25(m2)\Rightarrow \frac{r^3}{(r + h)} \approx \frac{\rho_\pi}{(\rho_\pi - \rho_B)} R\delta = \frac{3}{2} \cdot 6,4 \cdot 10^6 \cdot 25 (\text{m}^2)

(ở đây các giá trị số R=6,4⋅106R = 6,4 \cdot 10^6 m, ρπ=3⋅103\rho_\pi = 3 \cdot 10^3 kg/m3^3, ρB=1⋅103\rho_B = 1 \cdot 10^3 kg/m3^3, δ=25\delta = 25 m) được thay thế. Chúng tôi sẽ không giải phương trình bậc ba này cho rr mà chỉ ước tính giá trị của rr. Để ước tính, chúng tôi sử dụng thực tế là hàm r3/(r+h)r^3/(r + h) trả về đơn điệu cho r>0r > 0.

Dễ dàng kiểm chứng bằng tính toán trực tiếp rằng rr nằm trong khoảng từ 18 km đến 20 km.

A. Stasenko

F535. Năng lượng tương tác tiềm năng của hai quả bóng nhỏ tích điện giống hệt nhau có điện tích q1q_1 và q2q_2 bằng W1=q1q24πε0lW_1 = \frac{q_1 q_2}{4\pi\varepsilon_0 l}, trong đó ll là khoảng cách giữa các chuỗi quả bóng. Nếu các quả bóng được nối bằng dây, điện tích của các quả bóng sẽ bằng nhau và năng lượng tương tác danh nghĩa của các quả bóng sẽ bằng W2=(q1+q2)216πε0lW_2 = \frac{(q_1 + q_2)^2}{16\pi\varepsilon_0 l}. Vì (q1+q2)2>4q1q2(q_1 + q_2)^2 > 4q_1 q_2 (tại q1≠q2q_1 \neq q_2), rồi W2>W1W_2 > W_1, thì năng lượng tương tác danh nghĩa của các điện tích sẽ trả về!

Năng lượng bổ sung đến từ đâu?

Lý do đưa ra trong điều kiện bài toán là không đúng: chúng chỉ tính đến thế năng tương tác của các quả bóng và không tính đến năng lượng của trường năng lượng của từng quả bóng.

Năng lượng điện trường của một quả bóng (cô lập) có điện tích qq bằng công thực hiện khi tích điện cho quả bóng. Nó có thể được coi là năng lượng của một tụ điện hình cầu, lớp vỏ bên ngoài của nó ở xa hơn vô cùng (tính từ quả bóng). Năng lượng này có thể được tính bằng công thức W=12qUW = \frac{1}{2} qU, trong đó qq là điện tích của tụ điện (điện tích của quả bóng), UU là hiệu điện thế giữa các bản của nó. Trong trường hợp của chúng ta, UU bằng với thế năng Ф của quả bóng đối với vô cực (trong đó điện thế dễ chịu bằng 0): U=φ=14πε0qrU = \varphi = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \frac{q}{r}, trong đó rr là bán kính của quả bóng.

Vì vậy, W=12qφ=q28πε0rW = \frac{1}{2} q\varphi = \frac{q^2}{8\pi\varepsilon_0 r}. Năng lượng của hệ trước khi kết nối các quả bóng dây là W1=q128πε0r+q228πε0r+q1q24πε0lW_1 = \frac{q_1^2}{8\pi\varepsilon_0 r} + \frac{q_2^2}{8\pi\varepsilon_0 r} + \frac{q_1 q_2}{4\pi\varepsilon_0 l} và sau khi kết nối -

W2=2q28πε0r+q24πε0l=(q1+q2)216πε0r+(q1+q2)216πε0l,W_2 = 2 \frac{q^2}{8\pi\varepsilon_0 r} + \frac{q^2}{4\pi\varepsilon_0 l} = \frac{(q_1 + q_2)^2}{16\pi\varepsilon_0 r} + \frac{(q_1 + q_2)^2}{16\pi\varepsilon_0 l},

ở đâu q=(q1+q2)/2q = (q_1 + q_2)/2.

Vì thế

W1−W2=(q1−q2)216πε0(1r−1l)>0,W_1 - W_2 = \frac{(q_1 - q_2)^2}{16\pi\varepsilon_0} \left( \frac{1}{r} - \frac{1}{l} \right) > 0,

nghĩa là, W1>W2W_1 > W_2. Điều này là tự nhiên, vì khi nối các quả bóng dây, một phần năng lượng được giải phóng dưới dạng cơ thể Joule.

I. Tiếng Slovodechkiy

Tờ 50

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

48

F536. Cấu trúc cạnh thẳng cứng AOB (AOB=90°) được sửa chữa bằng phôi có trục thẳng đứng OO′, sao cho AOO′=α (Hình 14). Sử dụng các vòng có thể trượt tự do trên các cạnh AO và OB, người ta đặt một thanh đèn KE có chiều dài 2a lên cấu kiện. Một quả bóng nhỏ lớn được gắn vào giữa thanh. Ở tốc độ góc nào khi xử lý kết cấu, thanh ở vị trí xuyên tàu điện ngầm?

Khi thanh KE ở vị trí nằm ngang, quả bóng chuyển động quanh trục OO′ dọc theo một đường tròn bán kính r=a sin (π/2−2α)=a cos 2α (xem Hình 14). Gia tốc hướng tâm ω2r (ω là vận tốc góc của kết cấu) được quả bóng truyền vào phản lực R của thanh (hình chiếu nằm ngang của nó). Hãy viết phương trình chuyển động của quả bóng theo các hình chiếu trên trục X và Y (Hình 15):

Rx=mω2r=mω2acos⁡2α,R_x = m\omega^2r = m\omega^2a\cos 2\alpha,
Ry=mgR_y = mg

(Rx,Ry,mgR_x, R_y, mg là mô-đun hình chiếu của vectơ R⃗\vec{R} và mg⃗\vec{mg}).

Bây giờ hãy viết phương trình chuyển động của cấu trúc KE theo các hình chiếu trên trục X và Y (xem Hình 15):

N1cos⁡α−Rx′−N2sin⁡α=0,N_1\cos \alpha - R_x' - N_2\sin \alpha = 0,
N1sin⁡α−Ry′+N2cos⁡α=0N_1\sin \alpha - R_y' + N_2\cos \alpha = 0

(R⃗′=−R⃗\vec{R}' = -\vec{R} - phản lực bi tác dụng lên thanh; N⃗1,N⃗2\vec{N}_1, \vec{N}_2 - phản lực của “vai” OA và OB của kết cấu tác dụng lên thanh; Rx′,Ry′,N1cos⁡α,N2sin⁡αR_x', R_y', N_1\cos \alpha, N_2\sin \alpha, v.v. - mô-đun tương ứng với hình chiếu; Rx′=Rx,Ry′=RyR_x' = R_x, R_y' = R_y).

Hình 14.

Hình 15.

Điều kiện để thanh nằm ở vị trí nằm ngang là tổng mô men của các lực tác dụng lên thanh so với trục hoành vuông góc với mặt phẳng kết cấu bằng 0. Hãy viết phương trình mômen đối với điểm C:

∣N⃗1∣asin⁡α−∣N⃗2∣acos⁡α=0.|\vec{N}_1|a\sin \alpha - |\vec{N}_2|a\cos \alpha = 0.

Từ phương trình (1) - (3) ta tìm được:

ω=g/(asin⁡2α)\omega = \sqrt{g/(a\sin 2\alpha)}

S. Kromov

Tờ 51

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

49

Nhiệm vụ

  1. Sự khác biệt của hai số nguyên là số chính phương hoàn hảo tận cùng bằng 2. Số bị trừ và số bị trừ kết thúc bằng chữ số nào nếu chữ số cuối cùng của số bị trừ lớn hơn chữ số cuối cùng của số bị trừ?

  2. Tìm tất cả các số có hai chữ số abab có tính chất số có ba chữ số a0ba0b là bội của số ban đầu.

  3. Trong một giải đấu bóng đá, mỗi cặp đội phải gặp nhau một lần. Thứ Tư, sau vòng tiếp theo, Borya tính toán rằng bảy đội vẫn có số trận chẵn! Điều này có thể thực hiện được không? Nếu vậy thì có thể xác định được đội tham gia xà ngang trong bao lâu? (Tất nhiên, lịch thi đấu được thiết kế sao cho không quá một đội rảnh trong mỗi vòng.)

  4. Kolya đi hái nấm đâu đó trong khoảng từ 6 giờ đến 9 giờ sáng, vào thời điểm các kim đồng hồ của anh thẳng hàng. Anh trở về nhà vào khoảng hai đến ba giờ chiều; đồng thời, các kim đồng hồ của anh ta được hướng hoàn toàn ngược lại. Cuộc đi bộ của Kolya kéo dài bao lâu?

  5. Có bao nhiêu cách xếp chín hình vuông tắc nghẽn: ba màu đỏ, ba màu trắng và ba màu xanh thành hình vuông 3×33 \times 3 sao cho trên mỗi hàng và mỗi cột đều có các hình vuông đủ màu?

Tờ 52

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

50

Trong số này, chúng tôi cung cấp bài toán giải trí, trong đó lời giải không yêu cầu bút chì hay giấy. Những bài toán này có thể được sử dụng trong các câu đố, trận đấu toán học và KBN.

  1. Mười đồng xu được sắp xếp như trong Hình 1. Cần phải loại bỏ số lượng đồng xu nhỏ nhất là bao nhiêu để tâm của ba đồng xu còn lại không nằm ở các đỉnh của một tam giác đều?

  2. Hãy nghĩ về bốn số nguyên có tổng và tích là số lẻ.

  3. Đồng hồ chỉ 8 giờ 20 phút. Góc giữa các mũi tên là gì?

  4. Tổng của ba số tự nhiên liên tiếp có thể là số nguyên tố không?

  5. Hãy bắt đầu đếm các ngón tay trên bàn tay phải. Đầu tiên sẽ là ngón trỏ, ngón thứ hai sẽ là ngón trỏ, ngón thứ ba sẽ là ngón giữa, ngón thứ tư sẽ là ngón đeo nhẫn, ngón thứ năm sẽ là ngón tay chồn, ngón thứ sáu sẽ lại là ngón đeo nhẫn, ngón thứ bảy sẽ là ngón giữa, ngón thứ tám sẽ là ngón trỏ, ngón thứ chín sẽ là ngón to, ngón thứ mười sẽ là ngón trỏ, v.v. Ngón nào sẽ là năm 1979?

  6. Có những tam giác nào có trung điểm tất cả các đường cao thẳng hàng không?

  7. Quá mệt mỏi, nhà vật lý đi ngủ lúc bảy giờ tối, đặt đồng hồ báo thức lúc 9 giờ sáng hôm sau. Anh ấy đã ngủ được bao nhiêu giờ trước khi chuông báo thức kêu?

  8. 7 ngọn nến đang cháy thì có 3 ngọn đã tắt. Còn lại bao nhiêu?

  9. Các cạnh của tam giác là 17, 35 và 18. Diện tích của nó là bao nhiêu?

  10. Chữ số cuối cùng của tích tất cả các số lẻ từ 1 đến 99 là bao nhiêu?

  11. Khi Kolya cùng chú chó Zhuchka ra khỏi rừng, anh trai Vitya của anh đi từ làng vào rừng. Con bọ ngay lập tức chạy về phía ngôi nhà, nhưng khi gặp Vitya, nó quay lại và lao về phía Kolya. Đến được Kolya, cô quay lại và chạy đến chỗ Vita. Thế là cô chạy cho đến khi anh em gặp nhau. Zhuchka đã chạy được quãng đường bao nhiêu nếu Kolya với tốc độ 3 km/giờ, Vitya với tốc độ

Tờ 53

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

51

5 km/h và con bọ chạy với tốc độ 8 km/h? Khoảng cách từ rừng đến làng là 4 km.

  1. Hai gói hàng bay về phía nhau với vận tốc 15.000 km/h và 21.000 km/h. Địa điểm cũ của họ nằm cách nhau 1979 km. Khoảng cách giữa các gói hàng một phút trước khi va chạm là bao nhiêu?

  2. Số nào chia hết (không có số dư) cho tất cả các số?

  3. Tên tác phẩm văn học nào bắt đầu bằng các số 3, 12, 20, 80000?

  4. Trong một tam giác đều, cạnh đáy dài gấp đôi chiều cao. Các góc của nó là gì?

  5. Một góc 1° được kiểm tra qua kính lúp, cho độ phóng đại gấp bốn lần. Độ lớn của mỗi góc là bao nhiêu?

Chúng tôi cũng cung cấp một số trò chơi. Trong mỗi người trong số họ có một chiến lược cho phép một trong những người chơi giành chiến thắng. Hãy cố gắng không chỉ để chơi mà còn để tìm ra chiến lược chiến thắng.

Trò chơi 1. Có hai đống sỏi: một đống có 13 viên, một đống có 10 viên sỏi. Hai người lần lượt lấy những viên sỏi: bất kỳ số nào từ một chồng tùy ý, hoặc bằng nhau từ cả hai chồng. Người nào lấy được viên đá cuối cùng sẽ thắng.

Trò chơi 2. Từ một đống 25 viên sỏi, hai người lần lượt lấy một, hai hoặc ba viên sỏi. Cuối cùng người nào có số viên sỏi chẵn sẽ thắng.

Trò chơi 3. Có hai đống kẹo, mỗi đống có 9 viên. Hai người chơi trò chơi này: trong một nước đi, bạn cần di chuyển một viên kẹo từ đống này sang đống khác và ăn hai viên kẹo từ một đống. Các động tác được thực hiện từng cái một. Người nào không thể di chuyển sẽ thua.

Ván 4. Hai người chơi đặt quân cờ của mình lên bàn cờ: quân thứ nhất màu trắng, quân thứ hai màu đen. Sau đó, họ lần lượt di chuyển chip của mình sang một trong các trường liền kề (ngang hoặc dọc). Người chiến thắng là người đặt cược fika của mình vào fika của đối thủ.

Trò chơi 5. Ở góc bàn cờ có một quân cờ - quân mã. Hai người lần lượt đánh dấu từng ô vuông trên bảng bằng phấn để hiệp sĩ có thể đi đến bất kỳ ô vuông nào chưa được đánh dấu mà không cần đứng ở các ô đã dịch chuyển. Người nào không thể thực hiện bước tiếp theo sẽ thua.

A. Savin.

Tờ 54

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

52

Những bức tranh mới cho kính vạn hoa

Trong «Kvant» Số 11 năm 1978, một ghi chú ngắn đã được xuất bản về việc chia một hình lục giác đều thành chín phần giống nhau. Một số bị hỏng đã được đặt trên bìa.

Sau khi xem xét kỹ những diễn biến này, độc giả E. Kogan từ Moscow của chúng tôi nhận thấy rằng trong mọi trường hợp, các đường chéo của hình lục giác đi qua tâm của nó chia mỗi hình của sự phát triển thành hai phần giống hệt nhau (xem hình). Do đó, trong mỗi hình trong số sáu hình tam giác đều có ba phần bị tắc nghẽn và khi bất kỳ phần nào trong số chúng được quay quanh tâm 120° thì phân vùng đó sẽ trở thành chính nó. Nhận xét này cho phép chúng ta xây dựng các phân vùng của một hình tam giác và thu được các phân vùng mới của hình lục giác thành 18 phần, và do đó thành 9 phần giống hệt nhau. E. Kogan đã thêm một số phân vùng kết quả vào trình chỉnh sửa. Bạn có thể đề xuất những phân vùng nào?

Tờ 56

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

54

Theo trang
cuốn sách mới
Thẳng và cong

Toán học là một thế giới rộng lớn và rất độc đáo, đáng kinh ngạc với vẻ đẹp của những đỉnh cao đã chinh phục và chưa chinh phục, những nơi làm việc mở vượt qua vực thẳm và kết nối một quốc gia miền núi về sự kiện và phương pháp với một quốc gia miền núi khác. Tuy nhiên, những chân trời tạo ra trí tưởng tượng này chỉ mở ra cho những ai đã thâm nhập được vào thế giới toán học, đã học cách nhìn thấy vẻ đẹp tiềm ẩn đối với những người chưa quen và đã thành thạo khả năng khó nhìn thấy kính vạn hoa tuyệt vời về các hình, số và logic toán học trong thế giới xung quanh. Nhưng thâm nhập vào thế giới tư tưởng toán học không phải là điều dễ dàng: ngoài khả năng và niềm đam mê, bạn còn cần có tính xác thực, ý chí, khát khao và khả năng làm việc chăm chỉ. Chỉ có nhiều công việc có hệ thống và đặc biệt là lời giải bài toán mới có thể đưa học sinh thành công trong môn toán.

Nhưng mọi thứ đều ở đó: niềm đam mê toán học, niềm đam mê và mong muốn giải quyết bài toán (đặc biệt là “khó khăn”), sự kiên trì và chăm chỉ. Và khi đó câu hỏi chính sẽ nảy sinh: đọc gì và quyết định gì bài toán? Rốt cuộc, nếu cuốn sách bạn đọc hóa ra không thấm nhuần “tinh thần” hiện đại của toán học và các ứng dụng của nó, hoặc nếu bạn quyết định bài toán về việc thúc đẩy sự phát triển sở thích tốt và các phương pháp nghiên cứu cũng như mở rộng tầm nhìn của một người, thì điều gì đó cần phải được loại bỏ trong quá trình nuôi dưỡng và hình thành một nhà toán học tương lai. Nhưng nếu cuốn sách được chọn thành công, thì cuốn sách đó sẽ trở thành một giáo viên và người cố vấn tốt bụng và giàu kinh nghiệm, và điều này có thể đảm bảo rằng nó sẽ giúp trau dồi gu thẩm mỹ tốt, có được quan điểm và kỹ năng nghiên cứu.

Theo ý kiến ​​của chúng tôi, cuốn sách của N.B. Vasiliev và V.L. Gutenmacher “Những đường thẳng và đường cong”* chính xác là một người cố vấn tốt bụng và giàu kinh nghiệm cho một nhà toán học trẻ. Cuốn sách chứa đựng sự lựa chọn thú vị của bài toán, bằng cách giải mà người đọc - có lẽ chưa nhận ra - sẽ trở nên quen thuộc với tinh thần và ý tưởng của toán học hiện đại. Được kết nối ở đây (đặc biệt là trong các giải pháp được trình bày cho nút bài toán, đóng vai trò như một loại đèn hiệu cho người đọc) là các ngôn ngữ của lý thuyết tập hợp và phương pháp tọa độ được sử dụng bởi các chuyển vị và thông điệp động học khác nhau (mà các tác giả tạo thành “định lý vòng”), phương pháp vectơ lời giải bài toán và các kết nối logic giữa các phần tử của điều kiện. Đồng thời, bài toán giống nhau thường được xem xét từ các quan điểm khác nhau, được giải quyết bằng các phương pháp khác nhau, điều này cho phép bạn so sánh các phương pháp này, thu được những tầm nhìn cần thiết.

Như bạn có thể thấy, cuốn sách này không nhằm mục đích đọc nhẹ nhàng, trái lại, nó dạy về sự chăm chỉ,

*) N. B. Vasiliev và V. L. Gutenmacher. “Thẳng và cong.” M., “Khoa học”, 1978, ed. lần thứ 2, sửa đổi

sự kiên trì, khả năng làm việc chăm chỉ để tìm ra giải pháp bài toán, giúp làm cho công việc khó khăn trong việc tiếp thu lời giải bài toán mới trở nên thú vị và hấp dẫn. Đồng thời, cũng thuận tiện không kém cho người mới bắt đầu với kỹ năng lời giải bài toán trải nghiệm thú vị lời giải bài toán. Không còn nghi ngờ gì nữa, lời giải trong số bài toán này và việc thành thạo bài kiểm tra lý thuyết đảm bảo sự phát triển văn hóa toán học ở học sinh, khả năng suy nghĩ độc lập, nhìn ra mối quan hệ giữa các phương pháp và ý tưởng toán học ở mức độ mà người đọc có thể tiếp cận được.

Chúng tôi đã chọn từ cuốn sách này một loạt bài toán liên quan đến một chủ đề - góc nội tiếp. Chủ đề này bắt đầu ở lớp 7 (mục 64, “Hình học 7”), sau đó tiếp tục ở lớp 8 (mục 111, “Hình học 8”). Đối với chúng tôi, có vẻ như học sinh lớp 7 sẽ thích thú làm quen với chủ đề này nói chung và học sinh trung học sẽ thấy hữu ích khi lặp lại toàn bộ chuỗi các định lý liên quan.

Góc nội tiếp

Bài toán 1. Trượt thang xuống, đứng trên sàn dựa vào tường. Người đàn ông nhỏ bé ngồi giữa cầu thang đi theo đường nào?

Đáp số (có thể xảy ra, bất ngờ). Con mèo di chuyển theo vòng tròn.

Theo giấc mơ. M ở giữa của một đoạn CL cho trước (|CL|=d) luôn nằm ở khoảng cách d/2 tính từ điểm O (Hình 1). Điều này suy ra từ định lý: độ nhỏ của trung vị OM thích hợp hơn một cách tuyến tính so với KOL và bằng một nửa diinuenza KL. (Dễ dàng kiểm chứng tính đúng đắn của nó, nối tam giác KOL với hình chữ nhật KOLT và nhớ rằng các đường chéo của hình chữ nhật KL và OT có chiều dài bằng nhau và giao điểm M được tạo dọc theo các tầng; xem Hình 2, 3)

Bây giờ chúng ta cùng xem chuyển động của cầu thang nhé bạn

Tờ 57

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

55

một cách tốt đẹp. Đặt đoạn KLKL (“cầu thang”) cố định và các đường KOKO và LOLO (“tường” và “sàn”) lần lượt xoay quanh các điểm KK và LL sao cho góc giữa chúng vẫn vuông góc. Lần này, việc khoảng cách từ giữa đoạn thẳng đến đỉnh OO của góc vuông luôn không đổi trở thành Định lý A từ đoạn 64 của “Hình học 7”: nếu hai điểm KK và LL cho trên mặt phẳng thì các điểm OO mà KO^L=90∘K\hat{O}L=90^\circ nằm trên một đường tròn có đường kính KLKL.

Bài toán 2. Điểm OO nằm trên đoạn ACAC. Tìm tập hợp các điểm MM thỏa mãn MO^C=2MA^CM\hat{O}C=2M\hat{A}C (Hình 4).

Đáp số. Sự kết hợp của một đường tròn có tâm OO bán kính AOAO (không có điểm AA) và tia OCOC (không có điểm OO) - xem Hình 5.

Giải thích. Để điểm MM của tập hợp mong muốn không thuộc đường AOAO. Hãy để chúng tôi chứng minh rằng ∣MO∣=∣AO∣|MO|=|AO|. Hãy dựng một hình tam giác OAMOAM (Hình 6). Bằng định lý về góc ngoài của tam giác OA^M+AM^O=MO^CO\hat{A}M+A\hat{M}O=M\hat{O}C. Theo điều kiện MO^C=2MA^CM\hat{O}C=2M\hat{A}C.

Từ điều kiện bài toán ta thu được ngay OA^M=AM^OO\hat{A}M=A\hat{M}O; do đó, tam giác AMOAMO là tam giác đều, tức là ∣OM∣=∣AO∣|OM|=|AO|.

Nói theo ngôn ngữ “chuyển động”, kết quả của nhiệm vụ 2 có thể hình dung như sau: cho đường thẳng AMAM quay quanh điểm AA với vận tốc góc không đổi ω\omega (tức là trong một đơn vị thời gian, quay một góc có độ lớn ω\omega), và để đường thẳng OMOM quay quanh điểm OO với vận tốc góc 2ω2\omega, và tại thời điểm ban đầu, cả hai đường thẳng đều trùng với đường thẳng AOAO (Hình 7). Khi đó điểm MM giao điểm của các đường này di chuyển dọc theo một đường tròn có tâm OO.

Từ đây chúng ta có thể rút ra định lý góc nội tiếp (Định lý 62 từ đoạn 111 của Hình học 8). Nếu đường thẳng AMAM trong thời gian tt quay từ vị trí AM1AM_1 đến vị trí AM2AM_2 theo góc ωt\omega t thì đường thẳng OMOM quay qua góc 2ωt2\omega t, nói cách khác, góc nội tiếp M1AM2M_1AM_2 bằng giá trị góc của góc ở tâm tương ứng M1OM2M_1OM_2 (Hình 2). 8).

Định lý này có thể được phát biểu rõ ràng hơn:

Định lý về số lượng trên một đường tròn chứa một vành nhỏ. Một thanh quay quanh điểm AA của đường tròn và đi qua vòng này. Nếu thanh quay đều với vận tốc góc ω\omega thì vòng quay đều quanh chu vi với vận tốc góc 2ω2\omega (Hình 9).

*) Lưu ý định lý số lượng theo nghĩa đen: “vòng” tưởng tượng đơn giản là giao điểm của một đường thẳng và một đường tròn; nếu bạn làm mô hình dây thì sau một lượt (theo hướng khác) vòng sẽ bị kẹt.

Tờ 58

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

56

Hình 10.
Hình 13.
Hình 16.
Hình 11.
Hình 14.
Hình 17.
Hình 12.

Một dạng khác của định lý về góc nội tiếp và đường tròn trên đường tròn:
Định lý về đường quay.
Nếu hai đường thẳng cắt nhau lAl_A và lBl_B quay trong mặt phẳng chứa các điểm chu vi AA và BB với cùng vận tốc góc ω\omega (Hình 10); trong trường hợp này tất nhiên góc giữa chúng không đổi), hình dạng giao điểm của các đường thẳng này là hình tròn.

Giải thích. Hãy dựng một đường tròn δ\delta đi qua ba điểm: AA, BB và một vị trí khác M0M_0 là giao điểm của các đường lAl_A và lBl_B (Hình 11). Theo định lý “về một vành trên một đường tròn”, giao điểm của đường thẳng lAl_A và đường tròn δ\delta chuyển động dọc theo đường tròn δ\delta đều với vận tốc góc 2ω2\omega. Điểm giao nhau lBl_B với đường tròn δ\delta di chuyển theo cùng một cách. Vì tại một thời điểm các điểm này trùng nhau (vị trí M0M_0) nên chúng trùng nhau.

Họ đưa nó vào bất cứ lúc nào khác. Điều này ngụ ý sự phát biểu của định lý.

Bài toán 3. Tự vẽ một bức tranh nêu bật định lý về đường quay.

Giải thích. Vẽ một vòng tròn và chia nó thành 12 phần bằng nhau. Vẽ qua một trong các điểm chia AA và các điểm chia còn lại là các đường thẳng, đồng thời là tiếp tuyến của đường tròn tại điểm AA (Hình 12); bạn sẽ được một tập gồm 12 đường thẳng chia mặt phẳng thành 24 góc bằng nhau). Bằng cách di chuyển bút chì quanh vòng tròn, bạn có thể chắc chắn rằng khi di chuyển từ điểm chia MM đến điểm chia tiếp theo, đường thẳng AMAM sẽ quay cùng một góc. Chọn một điểm chia khác BB (giả sử điểm chia thứ tư từ AA) và dựng cho nó một bó gồm 12 đường thẳng giống như đối với điểm AA. Đối với mỗi điểm phân chia MM, hãy đánh dấu một góc nhọn giữa các đường AMAM và BMBM (tất cả các góc này đều giống nhau!).

Từ định lý về các đường quay, suy ra rằng nếu chúng ta tiếp tục tất cả 23 đường đã dựng đến giao điểm thì tất cả 110 điểm giao nhau (không tính AA và BB) nằm trên cùng một vòng tròn - mỗi điểm có 10 điểm.

Bài toán 4. Dây ABAB của vòng tròn được cố định và dây CDCD chuyển động mà không thay đổi độ dài. Giao điểm của các đường thẳng di chuyển dọc theo đường nào: a) ADAD và BCBC; b) ACAC và BDBD (Hình 13)?

Giải thích. Để điểm DD di chuyển đều dọc theo một đường tròn cho trước, sau đó điểm CC di chuyển đều dọc theo đường tròn đó, và do đó các đường thẳng ADAD, BCBC, ACAC, BDBD quay đều quanh điểm AA và BB (với cùng vận tốc góc). Theo định lý về đường quay, giao điểm của các đường thẳng tương ứng

Tờ 59

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

57

Một số đường thẳng chuyển động thành một vòng tròn.

bài toán này liên quan chặt chẽ đến các bài toán 12*, 13* từ đoạn 111 của “Hình học 8”.

Hình 19.

Bài toán 5. Dọc theo một đường tròn đứng yên, chạm vào nó từ trong ra ngoài, không trượt thì đường tròn vào nhỏ hơn bán kính của nó. Chúng ta mô tả đường nào tại điểm K của vòng tròn chuyển động (Hình 14)?

Đáp số trong bài toán này đơn giản một cách đáng ngạc nhiên: điểm di chuyển theo đường thẳng, chính xác hơn là dọc theo đường kính của một đường tròn đứng yên (Hình 15). Kết quả này được gọi là định lý Copernicus.

Hãy thử kiểm chứng tính đúng đắn của định lý Copernicus trong thực tế. Chứng minh không khó - bạn chỉ cần nhớ định lý góc nội tiếp.

Hãy so sánh kết quả của bài toán 1 và 5. Trong cả hai bài toán, lời giải đều liên quan đến một chuyển động khá phức tạp của một hình (ở bài thứ nhất là một đoạn, ở bài thứ hai là một đường tròn), nhưng quỹ đạo của các điểm không phải tác nhân hóa ra lại đơn giản đến không ngờ. Hóa ra hai bài toán này giống nhau không chỉ ở bên ngoài, mà cả các chuyển động được xem xét trong chúng; cuộc thi đấu!

Thật vậy, một đường tròn bán kính d/2 lăn dọc theo một đường tròn bán kính d từ bên trong, và KL rỗng - đường kính của đường tròn này, được nối cứng với nó. Theo định lý Copernicus, các điểm K và L chuyển động dọc theo các đường thẳng cố định (đường kính của đường tròn lớn là AA’ và BB’, tương ứng với Hình 16). Vì vậy, đường kính KL trượt các đầu dọc theo hai đường thẳng vuông góc với nhau, nghĩa là nó chuyển động giống như đoạn ở bài 1.

Chúng ta đặt thêm một số câu hỏi liên quan đến chuyển động của đoạn KL:

Bài toán 6. Chúng ta đề cập đến tập hợp điểm nào trên đoạn này, tức là phác thảo tất cả các vị trí có thể có của đoạn KL trong quá trình chuyển động của nó là gì?

Đáp số trong bài toán này đơn giản một cách đáng ngạc nhiên: điểm di chuyển theo đường thẳng, chính xác hơn là dọc theo đường kính của một đường tròn đứng yên (Hình 15). Kết quả này được gọi là định lý Copernicus.

Hãy thử kiểm chứng tính đúng đắn của định lý Copernicus trong thực tế. Chứng minh không khó - bạn chỉ cần nhớ định lý góc nội tiếp.

Hãy so sánh kết quả của bài toán 1 và 5. Trong cả hai bài toán, lời giải đều liên quan đến một chuyển động khá phức tạp của một hình (ở bài thứ nhất là một đoạn, ở bài thứ hai là một đường tròn), nhưng quỹ đạo của các điểm không phải tác nhân hóa ra lại đơn giản đến không ngờ. Hóa ra hai bài toán này giống nhau không chỉ ở bên ngoài, mà cả các chuyển động được xem xét trong chúng; cuộc thi đấu!

Chúng ta đặt thêm một số câu hỏi liên quan đến chuyển động của đoạn KL:

Bài toán 6. Chúng ta đề cập đến tập hợp điểm nào trên đoạn này, tức là phác thảo tất cả các vị trí có thể có của đoạn KL trong quá trình chuyển động của nó là gì?

Đáp số trong bài toán này đơn giản một cách đáng ngạc nhiên: điểm di chuyển theo đường thẳng, chính xác hơn là dọc theo đường kính của một đường tròn đứng yên (Hình 15). Kết quả này được gọi là định lý Copernicus.

Hãy thử kiểm chứng tính đúng đắn của định lý Copernicus trong thực tế. Chứng minh không khó - bạn chỉ cần nhớ định lý góc nội tiếp.

Hãy so sánh kết quả của bài toán 1 và 5. Trong cả hai bài toán, lời giải đều liên quan đến một chuyển động khá phức tạp của một hình (ở bài thứ nhất là một đoạn, ở bài thứ hai là một đường tròn), nhưng quỹ đạo của các điểm không phải tác nhân hóa ra lại đơn giản đến không ngờ. Hóa ra hai bài toán này giống nhau không chỉ ở bên ngoài, mà cả các chuyển động được xem xét trong chúng; cuộc thi đấu!

Chúng ta đặt thêm một số câu hỏi liên quan đến chuyển động của đoạn KL:

Bài toán 6. Chúng ta đề cập đến tập hợp điểm nào trên đoạn này, tức là phác thảo tất cả các vị trí có thể có của đoạn KL trong quá trình chuyển động của nó là gì?

Đáp số trong bài toán này đơn giản một cách đáng ngạc nhiên: điểm di chuyển theo đường thẳng, chính xác hơn là dọc theo đường kính của một đường tròn đứng yên (Hình 15). Kết quả này được gọi là định lý Copernicus.

Hãy thử kiểm chứng tính đúng đắn của định lý Copernicus trong thực tế. Chứng minh không khó - bạn chỉ cần nhớ định lý góc nội tiếp.

V. Boltyansky,
M. Smolyansky

Tờ 61

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

59

Đơn vị kỹ thuật lâu đời nhất cả nước

Huân chương Moscow của Viện Kỹ sư Trắc địa, Nhiếp ảnh trên không và Cartoffini của Lenin trong việc đào tạo các chuyên gia có trình độ cao cho nền kinh tế quốc dân, đóng góp đáng kể cho sự phát triển của khoa học và nhân dịp kỷ niệm 200 năm thành lập do Lenin chỉ đạo.

Huân chương Moscow của Viện Đo đạc, Nhiếp ảnh trên không và Kỹ sư Cartoffini của Lenin có lịch sử từ Trường Khảo sát Konstantinovsky, khai trương vào ngày 14 (27) tháng 5 năm 1779. Một trong những cơ sở để thành lập một cơ sở giáo dục như vậy là việc Catherine 11 năm 1765 ký Tuyên ngôn về Vùng đất quốc tế chung của Đế quốc Nga. Năm 1766, “Chỉ thị về đất đai vĩnh viễn cho tướng quân của toàn bộ đế chế các vùng đất được phân giới” được xuất bản. Trong hướng dẫn cụ thể, phần liên quan đến quay phim, người ta đã nói: “Loại bỏ các hình ảnh tùy ý bằng cách sử dụng công cụ đáng tin cậy nhất - một thước đo độ cao với các phụ kiện, sau khi nhận được, hãy kiểm tra khả năng sử dụng của nó bằng một phụ kiện đính kèm và bảo quản hết sức cẩn thận để chúng không bị hư hỏng.”

Để tổ chức và thực hiện công việc Nghiên cứu Quốc tế Tổng hợp của Thượng viện đã có Đoàn thám hiểm Mezhevaya với tư cách là Sở Giáo dục, ở Mátxcơva có Văn phòng Mezhevaya, ở các tỉnh có Văn phòng Mezhevaya; Chức địa chủ đã được xác lập.

Đương nhiên, câu hỏi đặt ra là đào tạo những người nắm vững nghệ thuật đo lường trên Trái đất - những nhà khảo sát (theo thuật ngữ hiện đại - nhà trắc địa).

Theo sắc lệnh của Thượng viện điều hành ngày 23 tháng 4 năm 1779, người ta đề xuất bắt đầu đào tạo các chủ đất và sinh viên về công việc đào đất tại Thủ tướng Mekzhevoy. Trong báo cáo gửi Thượng viện về chuyến thám hiểm Mekzhevoy ngày 16 tháng 5 năm 1779, Văn phòng Thủ tướng Mekzhevoy nói thêm: “… trường học… được khai trương hôm nay, ngày 14 tháng 5…, Trường Blue Digger được đặt tên là Konstantinovsky."

Người đồng sáng lập trường và giám đốc của trường là thành viên đầu tiên (giám đốc) của Thủ tướng Mekzhevoy, Trưởng công tố Thượng viện, Ủy viên Hội đồng Cơ mật Sergei Rozhnov.

Trong năm đầu tiên, có 75 người theo học tại trường.

Nếu biết thành phần đầu tiên của sinh viên K3U cách đây hơn một năm bao gồm những người khảo sát đất đai, tức là những người đã trưởng thành và có học thức, thì trình độ đào tạo tại trường khảo sát lúc đó phải được công nhận là cao nhất trong lĩnh vực trắc địa cho nhu cầu Tổng khảo sát.

Hình thức đầu tiên, quan trọng nhất của K3U sau khi thành lập được thực hiện vào năm 1819, khi điều lệ của trường và đội ngũ nhân viên mới được phê duyệt. Thay vì 100 sinh viên, theo điều lệ mới, có 200 sinh viên. Thời gian đào tạo là

Tờ 62

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

60

thời gian đào tạo là 4 năm; chuyển từ các lớp thấp hơn lên các lớp chuyên môn cao hơn chỉ bằng các kỳ thi. Trường học là một hệ thống mở, dựa trên bài giảng và tất cả sinh viên đều là người ngoài.

Lý do chính cho lần tái tổ chức tiếp theo của KZU là do thiếu nhân viên khảo sát đất đai, dẫn đến việc chuyển trường thành Viện khảo sát đất đai Konstantinovsky vào năm 1835.

Nhà văn nổi tiếng người Nga S. T. Akskov được bổ nhiệm làm giám đốc đầu tiên của KMI.

Khi tiếp nhận con của cán bộ đo đạc đất đai và cán bộ Cục Đo đạc đất đai, ưu tiên tiếp nhận con cái.

Thời gian đào tạo được giữ nguyên - 4 năm; Đặc biệt chú ý đến sự cần thiết của đào tạo thực hành về trắc địa trong lĩnh vực này, thời gian được phân bổ trong hai năm học cuối cùng từ ngày 15 tháng 6 đến ngày 1 tháng 8. Các môn học sau đã được bổ sung: đại số, vật lý, trắc địa, nông học. Một thành tựu to lớn là môn “đo đạc” là một môn học độc lập, mặc dù trắc địa được nghiên cứu khá kỹ ở trường. Cùng với các bộ môn đặc biệt, vật lý, toán học, ngành trắc địa luôn được chú trọng nhiều hơn, một bộ môn xuyên suốt, hàng đầu của Viện. Người ta cũng chú ý nhiều đến việc giảng dạy toán cao cấp, cơ học và các ngành khoa học chức năng khác. Các nhà khoa học xuất sắc như S. A. Chaplgin và N. N. Luzin đã tham gia giảng dạy toán tại viện. Toán học được giảng dạy như thế nào tại Viện Khảo sát Đất đai có thể được đánh giá qua bài đánh giá của nhà trắc địa quân sự nổi tiếng A.P. Bolotov, người từng đánh bại các lớp hình học tại viện, đã nói: “Bạn dạy hình học kỹ lưỡng như bất kỳ nơi nào khác”.
Tại KMI, tầm quan trọng đặc biệt lớn hơn được gắn với việc đào tạo bổ sung về thiên văn học và trắc địa tại Trường Tổng hợp Pulkovo, nơi mọi người được cử đi chuẩn bị cho chức giáo sư. Đài thiên văn Pulkovo trực tiếp tham gia đào tạo các nhà thiên văn học và trắc địa của Mezhevoy và sau đó là Viện trắc địa Moscow cho đến năm 1932.

Viện khảo sát đất đai Konstantinovsky luôn thực hiện những công trình khoa học vĩ đại. Các quan sát liên tục được thực hiện trên vật lý thiên văn

N. I. Luzin

60

Tờ 63

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

61

đài quan sát kinh tế, từ trường và khí tượng của viện. Tại Đài thiên văn Nastro-Omic, Giáo sư B. Ya. Schweitzer phát hiện ra một sao chổi mới vào năm 1853.

Kể từ những năm 40, nhiều thế kỷ đã trôi qua, các giáo viên và học sinh của KMI đã tham gia vào nhiều thí nghiệm khoa học - ở Astrakhan, Đông Siberia, Altai, các chuyến thám hiểm tới Spinbergen, trong chuyến thám hiểm vùng cực Toll của Nga, cũng như quay phim nhiều thành phố ở Nga. Sau khi tốt nghiệp học viện năm 1896, K. A. Tsvetkov được cử tham gia chuyến thám hiểm vùng cực của Đô đốc S. O. Makarov. Giám đốc viện đã nhận được đánh giá từ Đô đốc S. O. Makarov: “Tôi chân thành cảm ơn kỹ sư quốc tế K. A. Tsvetkov đã bổ nhiệm Ermak. Trong một môi trường hoàn toàn xa lạ với ông, ông đã sớm quen với nó và là một cộng tác viên tích cực trong việc khảo sát băng, thủy văn và khí tượng. Tôi có những kỷ niệm đẹp nhất về ông.”

Các sinh viên của KMI phản ứng rất nhạy cảm với chế độ chuyên quyền, bạo lực và tùy tiện diễn ra trên đất nước dưới chế độ Sa hoàng: thỉnh thoảng “bạo loạn” nổ ra tại viện. Năm 1891, các sinh viên năm cuối V. Bonch-Bruevich, N. Khavsky và V. Yarmolenko bị đuổi khỏi học viện vì thừa nhận “bằng hành động trực tiếp chống lại chính quyền”.

Trong thời kỳ cách mạng Nga lần thứ nhất tại Viện Đo đạc đất đai, tâm trạng cách mạng của sinh viên được thể hiện đặc biệt gay gắt; Vì điều này, theo lệnh của chính phủ phản động Stolpin, viện đã bị đóng cửa trong hai năm học.

Giáo dục trắc địa đã đạt được những tính toán đúng đắn sau Cách mạng xã hội chủ nghĩa Tháng Mười vĩ đại. Nghị định về việc thành lập Cơ quan Trắc địa Tối cao, được Vladimir Ilch Lenin ký ngày 15 tháng 3 năm 1919, đã đóng một vai trò nổi bật.

Năm 1930, Khoa Trắc địa được mở rộng thành Viện Trắc địa Mátxcơva với 5 khoa, Khoa Quản lý đất đai được chuyển khỏi viện và chuyển về Ủy ban Đất đai nhân dân. Năm 1936, Viện trắc địa được đổi thành Viện kỹ sư trắc địa, chụp ảnh trên không và bản đồ Moscow. Ba khoa được thành lập trong đó: thiết bị trắc địa, bản đồ và trắc địa.

Hiện nay, Viện đào tạo kỹ sư các chuyên ngành: trắc địa thiên văn, trắc địa biển (từ 1974), trắc địa ứng dụng, trắc địa không gian (từ 1968), trắc địa ảnh trên không, xuất bản bản đồ, thiết kế và biên soạn bản đồ, thiết bị quang học và điện tử, nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên (từ 1976).

Tại MIIGAiK, như trước đây, toán học vẫn là một trong những môn học chính và được nghiên cứu với số lượng lớn.

Quá trình giáo dục môn toán không ngừng được cải tiến. Dựa trên các chương trình mới, các chương trình làm việc được soạn thảo cho tất cả các chuyên ngành của MIIGAiK, có tính đến yêu cầu của các bộ phận đặc biệt. Ví dụ, tại Khoa Trắc địa, ngoài các chuyên ngành chính của toán học, còn có các chuyên ngành hình học vi phân và điều khiển Laplace không tiến sĩ; tại Khoa Cơ học Quang học - Phép biến đổi Fourier và phép tính toán học; tại Khoa Quang trắc học hàng không - Biến đổi Fourier và lý thuyết hàm số ngẫu nhiên; tại khoa bản đồ học, họ cung cấp thông tin về lập bản đồ phù hợp. Được tạo tại viện bạn

Trung tâm số được sử dụng thành công trong quá trình giáo dục và là cơ sở kỹ thuật cho nghiên cứu khoa học của giáo viên, nghiên cứu sinh và sinh viên. Đối với học sinh tiểu học, các lớp học được tiến hành theo chương trình học tập được lập trình sẵn. Học sinh thuyết trình tại các hội nghị sinh viên khoa học hàng năm và trong giới khoa học sinh viên.

Các phòng ban của viện thực hiện rất nhiều công việc trong việc chuẩn bị và tiến hành các kỳ thi tuyển sinh vào viện. Trong năm học, công việc vòng tròn được thực hiện với học sinh và được tổ chức rất nhanh chóng để phục vụ giữa các khóa học vật lý và toán học ở Moscow. Vào tháng 4 và tháng 5, các bài giảng vào Chủ nhật được giảng cho học sinh, còn vào tháng 6 và tháng 7, các lớp học hàng ngày được tổ chức cho học sinh.

Viện có truyền thống cách mạng phong phú. Nhiều sinh viên tốt nghiệp và giáo viên là những người tích cực tham gia Cách mạng xã hội chủ nghĩa Tháng Mười vĩ đại và Nội chiến, trong đó có V. D. Bonch-Bruevich - Giám đốc Hội đồng Nhân dân, M. D. Bonch-Bruevich - Chỉ huy trưởng đầu tiên của trụ sở dã chiến của các sĩ quan tài nguyên Hội đồng Quân sự Cách mạng, P. A. Kobozev - Chủ tịch Hội đồng Bộ trưởng các sĩ quan tài nguyên Viễn Đông.

Hiện nay, đội ngũ cán bộ của Viện đang làm việc hăng say để hoàn thành bài toán, do Đại hội XXV của CPSU đặt ra nhằm nâng cao hơn nữa chất lượng đào tạo chuyên gia cho nền kinh tế quốc dân của đất nước, và trước hết là trong các lĩnh vực khoa học và công nghệ mới.

V. Bolshakov

Tờ 64

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

62

Trường thông tin tại NSU

Từ năm 1968, Đại học bang Novosibirsk đã điều hành một trường tương ứng dành cho học sinh từ lớp 8 đến lớp 10 đến từ Siberia, Viễn Đông, Kazakhstan và Trung Á. Hiện nay, Trường Cao đẳng có 3 khoa: toán, vật lý và hóa học với hơn 2.000 sinh viên theo học. Học tại trường tương ứng giúp học sinh đào sâu kiến ​​thức, thúc đẩy sự phát triển tư duy logic độc lập và mở rộng tầm nhìn của họ.

Học sinh trường tương ứng trong năm học phải hoàn thành 5-6 bài tập, các chủ đề trùng với tài liệu các em đã học gần đây hoặc hiện đang học trong chương trình giảng dạy của trường. Đặc biệt chú ý đến những phần của chương trình chưa được giảng dạy đủ sâu ở trường trung học.

Mỗi nhiệm vụ bắt đầu bằng việc lựa chọn ngắn gọn tài liệu lý thuyết, đủ để sau khi nghiên cứu cẩn thận và sử dụng sáng tạo, có thể giải được tất cả 15 bài toán được đề xuất. Trong trường hợp này, lấy ví dụ, 1-2 bài toán, tương tự như những gì được đưa ra trong bài tập, sẽ được xem xét chi tiết. Nhiệm vụ chứa bài toán gồm hai loại: một số bài toán đơn giản, cần thiết cho lời giải và 3-4 nhiệm vụ phức tạp, rất mong muốn giải quyết toàn bộ hoặc một phần.

Hàng ngày, từ ngày 1 tháng 8 đến ngày 22 tháng 8, những học sinh giỏi nhất của Trường Tương ứng được mời đến Trường hè tại NSU, nơi họ cùng với những người chiến thắng Olympic Siberia tham dự các bài giảng của các nhà khoa học nổi tiếng, gặp gỡ giáo viên của họ,

Trường thể chất buổi tối

Trường Vật lý buổi tối (VPS) thuộc Khoa Vật lý của Đại học quốc gia Moscow. MV Lomonosov thông báo tuyển sinh lớp 8-10 cho năm học 1979/80. Các lớp học có hệ thống tại VPS góp phần phát triển các kỹ năng lời giải thể chất bài toán độc lập và giới thiệu cho sinh viên các vấn đề của vật lý hiện đại. Các lớp hội thảo được thực hiện bởi sinh viên năm cuối và nghiên cứu sinh. Những vấn đề phức tạp nhất của chương trình học ở trường đều được các giáo viên và nhà nghiên cứu của Khoa Vật lý thảo luận chi tiết trong các bài giảng. Các chuyến tham quan phòng thí nghiệm của Khoa Vật lý, Viện Nghiên cứu Vật lý Hạt nhân và Viện Thiên văn Nhà nước sẽ giúp sinh viên VPS tìm hiểu về

Cam kết về phương pháp thực nghiệm khoa học.

Kỳ tuyển sinh cạnh tranh vào Trường Vật lý buổi tối diễn ra vào tháng 9. Để tham gia cuộc thi, bạn phải nộp đơn đăng ký cho hiệu trưởng Trường Cao đẳng Vật lý trước ngày 20/9, điền đơn tại Ủy ban Komsomol của Khoa Vật lý, đồng thời nộp 2 thẻ có kích thước 3x4 cm.

Đơn đăng ký sẽ được tiếp nhận từ ngày 2 tháng 9 đến ngày 20 tháng 9, từ 16 giờ đến 18 giờ (trừ Chủ nhật) tại Ủy ban Komsomol của Khoa Vật lý Đại học Tổng hợp Mátxcơva (tòa nhà Khoa Vật lý, phòng 2-47).

Việc xét tuyển vào trường dựa trên kết quả học tập. Yêu cầu về quyền sở hữu không vượt quá chương trình giảng dạy của trường.

Địa chỉ của chúng tôi: Moscow, Leninskie Gory, Đại học quốc gia Moscow, Khoa Vật lý. Điện thoại để được tư vấn: 139-26-56.

A. Vasiliev

Tờ 65

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

63

Hình bầu dục, hình số tám, hai hình bầu dục…

  1. “Tám” chứa một điểm (0; 0); Thay x=0x=0, y=0y=0 vào phương trình (5), chúng ta thu được 2c2=1b2\frac{2}{c^2} = \frac{1}{b^2}, tức là c=b2c = b\sqrt{2}.

  2. Gợi ý e. Tìm các điểm giao nhau của đường cong của chúng ta với trục OyOy; thay thế một trong các giá trị thu được yy vào phương trình (5) (ý nghĩa hình học của thao tác này được mô tả trong Hình 1). Nếu phương trình kết quả (so với xx) có một lời giải thì hình bầu dục là lồi và nếu có ba thì đó là hình bầu dục có thắt lưng.

Đáp số. a) 0≤c≤b/20 \leq c \leq b/\sqrt{2}; b) b/2<c<b2b/\sqrt{2} < c < b\sqrt{2}.

  1. Đáp số. ∣c∣<R−r|c| < R-r - hai hình bầu dục; ∣c∣=R−r|c| = R-r - tám; R−r<∣c∣<RR-r < |c| < R-hình bầu dục có eo; R≤∣c∣<R+rR \leq |c| < R+r - hình bầu dục lồi; ∣c∣=R+r|c| = R+r - dấu chấm, ∣c∣>R+r−∅|c| > R+r-\emptyset.

  2. Phương trình x2+y2−1=0x^2+y^2-1=0 xác định đường tròn có bán kính 1 có tâm tại gốc tọa độ; phương trình x2+y2−4=0x^2+y^2-4=0 là một đường tròn có bán kính 2 có cùng tâm. Do đó, phương trình (x2+y2−1)(x2+y2−4)=0(x^2+y^2-1)(x^2+y^2-4)=0 xác định sự hợp của các đường tròn này.

  3. Phương trình P(x,y)=x2102+y2−1=0P(x,y)=\frac{x^2}{10^2}+y^2-1=0 chỉ định một hình elip “nằm”, có bán trục ngang bằng 10 và nửa trục dọc là 1. Hơn nữa, như dễ thấy, đối với các điểm (x;y)(x; y) bên trong hình elip P(x,y)<0P(x,y)<0,

Hình 1.

Hình 2.

Hình 3.

và cho các điểm nằm ngoài hình elip P(x,y)>0P(x,y)>0. Tương tự, phương trình Q(x,y)=x2+y2102−1=0Q(x,y)=x^2+\frac{y^2}{10^2}-1=0 xác định một hình elip “thẳng đứng” với Q(x,y)>0Q(x,y)>0 bên trong và Q(x,y)>0Q(x,y)>0 bên ngoài. Rõ ràng là phương trình P(x,y)⋅Q(x,y)=0P(x,y)\cdot Q(x,y)=0 chỉ ra sự kết hợp của hai hình elip này và dấu của hàm F(x,y)=P(x,y)×Q(x,y)F(x,y)=P(x,y)\times Q(x,y) sẽ như trong Hình 2. Do đó, nếu chúng ta lấy một số rất nhỏ ε>0\varepsilon>0, thì đường cong là đồ thị của phương trình F(x,y)=−εF(x,y)=-\varepsilon sẽ hoàn toàn đi qua “vùng âm” (trong Hình 2 nó giới hạn độ sâu của đám mây).

  1. Bạn có thể thực hiện tương tự như trong bài toán trước đó, với hai hình elip được định vị như trong Hình 3.

  2. Để đường cong bậc bốn P(x,y)=0P(x,y)=0 chứa, ngoài hai hình bầu dục (một trong số đó được nhúng vào hình kia), ít nhất một điểm nữa. Chúng ta hãy vẽ một đường thẳng qua điểm này cắt cả hai hình bầu dục; đường thẳng thu được có 5 điểm chung trở lên với đường cong của chúng ta. Đặt phương trình của đường thẳng này là Ax+By+C=0Ax+By+C=0. Hãy viết hệ thống:

{P(x,y)=0Ax+By+C=0\begin{cases} P(x,y)=0 \\ Ax+By+C=0 \end{cases}

Sử dụng phương trình (2), chúng ta biểu thị một trong các biến theo biến kia và thay thế nó vào phương trình (1). Ta được phương trình bậc bốn. Như đã biết, nó có thể có nhiều hơn bốn lời giải, điều này mâu thuẫn với sự hiện diện của điểm thứ năm trên một đường thẳng và một đường cong.

  1. Để đường cong P(x,y)P(x,y) bao gồm 5 hình bầu dục trở lên. Hãy lấy một điểm trên mỗi hình bầu dục và vẽ một đường cong bậc hai thông qua 5 điểm thu được (phương trình của nó là Q(x,y)=0Q(x,y)=0). Rõ ràng là các điểm có thể được chọn sao cho đường cong này cắt tất cả các hình bầu dục và không chạm vào chúng. Khi đó các đường cong P(x,y)=0P(x,y)=0 và Q(x,y)=0Q(x,y)=0 sẽ có 10 (hoặc nhiều) điểm giao nhau. Chúng ta sẽ gặp mâu thuẫn nếu chứng minh rằng hệ

{P(x,y)=0Q(x,y)=0\begin{cases} P(x,y)=0 \\ Q(x,y)=0 \end{cases}

có nhiều nhất 8 lời giải (hãy nhớ rằng P(x,y)P(x,y) và Q(x,y)Q(x,y) lần lượt là các đa thức bậc bốn và bậc hai); Một thực tế tổng quát hơn cũng đúng: nếu P(x,y)P(x,y) có bậc mm và Q(x,y)Q(x,y) có bậc nn, thì hệ thống (3) có nhiều nhất là m⋅nm \cdot n lời giải *). Để chứng minh điều này,

*) Cần lưu ý: số lời giải của hệ (3) có thể là vô hạn. (Ví dụ: đường cong P(x,y)P(x,y) bao gồm hai vòng tròn và Q(x,y)=0Q(x,y)=0 là một trong những vòng tròn này.) Tuy nhiên, trường hợp này không thú vị đối với chúng tôi (tại sao?). Nếu số lời giải là hữu hạn thì nó không vượt quá m⋅nm \cdot n.

Tờ 66

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

64

chúng ta rút gọn hệ (3) thành một phương trình đại số bậc 8 như sau:

  1. Bằng cách thay các biến z=ax+by+cz = ax + by + c, t=dx+ey+ft = dx + ey + f và chọn số phù hợp a,b,c,d,e,fa, b, c, d, e, f, ta rút gọn phương trình Q(x,y)=0Q(x, y) = 0 về một trong các dạng sau:
    (a) z+At2=Bz + At^2 = B
    (b) z2+At2=Bz^2 + At^2 = B.

Hơn nữa, phương trình P(x,y)=0P(x, y) = 0 cũng có thể được viết lại dưới dạng các ẩn số mới: R(z,t)=0R(z, t) = 0; đồng thời (điều này rất quan trọng!) nó sẽ vẫn là phương trình bậc bốn (giải thích!).

  1. Trong trường hợp (a), sau khi biểu thị z=−At2+Bz = -At^2 + B, chúng ta thay biểu thức này cho zz vào phương trình R(z,t)=0R(z, t) = 0 và thu được phương trình bậc 8 đối với tt.

  2. Trong trường hợp (6), chúng ta lấy phương trình R(z,t)=0R(z, t) = 0 và để lại trong đó dấu vết của các đơn thức trong đó zz xuất hiện ở mức chẵn và phần còn lại giao nhau ở vế phải và bình phương cả hai vế của phương trình thu được. Chúng ta đã thu được một phương trình bậc tám, chứa lũy thừa phân tử chẵn zz. Thay biểu thức z2=−At2+Bz^2 = -At^2 + B vào nó (xem (6)), chúng ta thu được phương trình bậc tám đối với tt.

Sai lầm ở đâu?

Cộng các phương trình (1), (2), ta thu được phương trình
0x+0y+0z+2d=0.0x + 0y + 0z + 2d = 0. (3)
Do đó, đẳng thức số d=0d = 0 chỉ đạt được với điều kiện phương trình (3) có ít nhất một lời giải. Do đó, “bằng chứng” của chúng ta chỉ chứng minh điều sau: nếu hai mặt phẳng đối xứng với gốc tọa độ tương đối OO và cắt điểm này thì cả hai đều đi qua điểm OO.

«Kvant» cho học sinh nhỏ
(xem «Kvant» số 7)

  1. Hãy điền vào hai ô trống đầu tiên bằng các chữ cái xx và yy. Lưu ý rằng x+y=9x + y = 9, thì trong ô tiếp theo sẽ có số 6, trong xx tiếp theo, trong yy tiếp theo, v.v., cho đến khi chúng ta đến ô có số 4, nhưng sẽ có số yy, do đó, y=4y = 4 và x=5x = 5, và trong ô trống cuối cùng có số 5.

  2. Đáp số:

  3. VI+III=IX.

  4. Xét sự đối xứng trục với trục OEOE, trong đó OO là tâm của hình bán nguyệt (xem Hình 4) và chứng minh rằng cạnh của hình vuông lớn hơn dài gấp đôi cạnh của hình vuông nhỏ.

Hình 4.

  1. Hãy để một cuốn sách có giá xx kopecks. Sau đó 9x<10009x < 1000, tức là x≤111x \leq 111. Đồng thời 10x>110010x > 1100, tức là x>110x > 110. Do đó, x=111x = 111 - một cuốn sách có giá 1 rúp. 11 kopecks

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

Số đã được phát hành:
M. Dubakh, E. Nazarov, A. Ponomareva,
I. Smirnova, V. Chernov

Chủ biên tập bởi L. Chernov

Biên tập nghệ thuật T. Makarova

Người hiệu đính L. N. Borovina, V. P. Sorokina

113035, Moscow M-35, B. Ordynka, 16/21,
«Kvant», điện thoại. 231-83-62
Giao tới bộ 1/VI-79
Đã ký con dấu 12/VII-79
Giấy 70×108\footnote{Nhà máy in Chekhov Soyuzpoligraproma Ủy ban Nhà nước Liên Xô về Xuất bản, In ấn và Kinh doanh Sách, Chekhov, Khu vực Moscow} 6.76 T-11249
Giá 30 kopecks. Đặt hàng 1209 Phát hành 279.035 bản.

Tờ 67

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

Ô chữ “Không gian”

Theo chiều ngang: 5. Hành tinh lớn nhất trong hệ mặt trời. 6. Một đường cong khép kín, là một trong những hình dạng có thể có của quỹ đạo. 10. Chòm sao xích đạo, trong đó có ba ngôi sao tạo thành một “vành đai”. 11. Một phần trong ngày. 12. Một trong những bộ phận chính của buồng động cơ tên lửa. 13. Hành tinh thứ hai tính từ Mặt trời. 15. Một loạt vệ tinh liên lạc của Liên Xô. 16. Sự đi qua của một ngôi sao sáng qua kinh tuyến của thiên cầu. 19. Vũ trụ. 20. Ngôi sao sáng trong chòm sao Orion. 21. Một thiết bị quang học giúp phi hành gia điều khiển vị trí góc của tàu vũ trụ khi thực hiện định hướng thủ công. 23. Tên lửa cất cánh. 25. Nhà khoa học Liên Xô trong lĩnh vực cơ học, viện sĩ, Chủ tịch Liên đoàn Thiên văn Quốc tế năm 1959-1963. 26. Phối cảnh bầu trời Bắc bán cầu. 27. Phi công-nhà du hành vũ trụ Liên Xô, người đã thực hiện quá trình chuyển đổi từ tàu vũ trụ này sang tàu vũ trụ khác qua không gian vũ trụ.

Dọc: 1. Vệ tinh của Sao Thổ. 2. Sự trùng hợp ở Nam bán cầu của bầu trời. 3. Nhà khoa học, học giả, nhà thiết kế động cơ tên lửa có liên quan. 4. Phi công-nhà du hành vũ trụ Liên Xô bay trên tàu vũ trụ Vostok-2. 7. Sự trùng hợp của bầu trời Bắc bán cầu. 8. Điểm xa tâm Mặt trời nhất là điểm quỹ đạo của một thiên thể mà chuyển động của thiên thể được coi là tương đối với Mặt trời. 9. Hoạt động cơ bắp không đủ do phi hành gia ở trong cabin nhỏ và không trọng lượng. 14. Xe phóng của Mỹ dùng để phóng nhiều loại vệ tinh và tàu vũ trụ. 15. Sao đôi trong chòm sao Đại Hùng. 17. Một loạt tàu vũ trụ một chỗ ngồi của Liên Xô. 18. Ngôi sao trong chòm sao Perseus. 21. Phi công-nhà du hành vũ trụ Liên Xô (1935-1971). 22. Tổng thời gian hoạt động của động cơ trên tên lửa. 24. Sự trùng hợp ở Nam bán cầu của bầu trời. 25. Một công trình lớn, phức tạp, hoàn chỉnh để tiến hành thử nghiệm hỏa lực của bệ phóng tên lửa.

V. Gryazev

Tờ 68

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

Nếu một hình tam giác được chia bởi đường giữa của nó thành bốn hình tam giác và một vòng tròn được vẽ xung quanh mỗi hình tam giác thì sẽ thu được hình như trong hình này. Vòng tròn ở giữa - ngoại tiếp tam giác bên trong - là vòng tròn Euler. Đôi khi nó được gọi là đường tròn chín điểm: hóa ra nó không chỉ đi qua các đáy của các đường trung tuyến của tam giác chính, mà còn đi qua các đáy của các đường cao và trung điểm của các đoạn nối các đỉnh và trực tâm của tam giác. Vòng tròn này được mô tả chi tiết hơn trên trang. 36.