Тема 19. Числа и их свойства
-
Задание 1
Дано трёхзначное натуральное число (число не может начинаться с нуля), не кратное 100.
а) Может ли частное этого числа и суммы его цифр быть равным 90?
б) Может ли частное этого числа и суммы его цифр быть равным 88?
в) Какое наибольшее натуральное значение может иметь частное данного числа и суммы его цифр?
Разбор задания СвернутьПусть данное число равно 100 a + 10 b + c где a,b и c — цифры сотен, десятков и единиц соответственно. Если частное этого числа и суммы его цифр равно k, то выполнено
а) Если частное равно 90, то Преобразуем: что верно, например, при (получено подбором в предположении, что c=0, так как это убирает "неудобное" число 89). Действительно, частное числа 810 и суммы его цифр (10) равно 90.
б) Если частное равно 88, то Если рассуждать в натуральных числах, то ясно, что b и c должны быть очень маленькими (иначе их сумма не будет равна 12 a). Краткий перебор показывает, что это невозможно. Формализуем рассуждения: Значит, или Но ни 78, ни 87 не делится на 12. Значит, частное трёхзначного числа и суммы его цифр не может быть равным 88.
в) Пусть k — наибольшее натуральное значение частного числа, не кратного 100, и суммы его цифр. Тогда
Учитывая, что b+c>0, получаем:
откуда
Частное числа 910 и суммы его цифр равно 91. Значит, наибольшее натуральное значение частного трёхзначного числа, не кратного 100, и суммы его цифр равно 91.
Ответ: а) да; б) нет; в) 91. -
Задание 2
Длины сторон прямоугольника ― натуральные числа, а его периметр равен 4000. Известно, что длина одной стороны прямоугольника равна от длины другой стороны, где n ― также натуральное число.
а) Какое наибольшее значение может принимать площадь прямоугольника?
б) Какое наименьшее значение может принимать площадь прямоугольника?
в) Найдите все возможные значения, которые может принимать площадь прямоугольника, если дополнительно известно, что n <100.
Разбор задания Свернутьа) Так как периметр равен 4000, то сумма смежных сторон прямоугольника равна 2000. Известно, что наибольшее значение площади прямоугольника при фиксированном периметре достигается в том случае, если он является квадратом. Таким образом, его стороны должны быть равны 1000, что не противоречит условию (длины обеих сторон натуральные числа, длина одной стороны равна 100% от длины другой). Значит, наибольшее значение площади прямоугольника равно 1 000 000.
б) Пусть меньшая сторона прямоугольника равна x тогда другая сторона равна В этом случае площадь прямоугольника равна Графиком данной функции является парабола, ветви которой направлены вниз, а число x не превосходит абсциссы вершины параболы (абсцисса вершины этой параболы равна 1000). Следовательно, значение функции будет тем меньше, чем дальше находится число x от абсциссы вершины. Таким образом, наименьшее значение функции достигается при x=1, а тогда площадь равна 1999. В этом случае условие также соблюдается, так как число 1999 равно 199900% от числа 1.
в) Пусть a ― это сторона, от которой равны другой стороне. Тогда другая сторона равна Поскольку сумма смежных сторон прямоугольника равна 2000, получаем:
Так как a и n ― целые числа, то число 200 000 кратно числу 100+n.
Заметим, что так как n<100. Следовательно, требуется найти все делители числа 200 000, меньшие 200, но большие 100. Так как то искомый делитель может содержать в своем разложении на простые множители лишь 2 и 5, причем соответствующие степени не превосходят 6 и 5.
Для поиска переберём степени пятёрки, домножая их на степени двойки:
1) ; очевидно, что ; не подходит.
2) - мало, - годится, - много.
3) - мало, - много.
4) - годится; - много.
5) - много.
Итого получилось 2 варианта. Первый: площадь равна 937500. Второй: площадь равна 640 000.
Ответ: а) 1 000 000; б) 1999; в) 937 500 или 640 000.
-
Задание 3
На доске написано более 40, но менее 48 целых чисел. Среднее арифметическое этих чисел равно −3, среднее арифметическое всех положительных из них равно 4, а среднее арифметическое всех отрицательных из них равно −8.
а) Сколько чисел написано на доске?
б) Каких чисел написано больше: положительных или отрицательных?
в) Какое наибольшее количество положительных чисел может быть среди них?
Разбор задания СвернутьПусть среди написанных чисел k положительных, l отрицательных и m нулей (крайне важно не забыть, что ноль не является ни отрицательным, ни положительным числом!). Сумма набора чисел равна количеству чисел в этом наборе, умноженному на его среднее арифметическое, поэтому .
а) Заметим, что в левой части приведённого выше равенства каждое слагаемое делится на 4, поэтому k + l + m — количество целых чисел — делится на 4. По условию , поэтому k + l + m = 44. Таким образом, написано 44 числа.
б) Приведём равенство к виду . Так как , получаем, что , откуда (равенство для целых неотрицательных чисел в этом неравенстве может быть достигнуто только при m=l=k=0, что невозможно). Следовательно, отрицательных чисел больше, чем положительных.
в) Оценка: Подставим k + l + m = 44 в правую часть равенства 4k − 8l = −3(k + l + m), откуда k = 2l − 33 . Так как , получаем: , то есть положительных чисел не более 17.
Мы доказали, что чисел не может быть более 17; но достигается ли 17? Пример строится тривиально: возьмём 17 положительных чисел, равных среднему арифметическому положительных чисел (то есть 4), и подгоним нужное количество отрицательных чисел, равных -8, и нулей так, чтобы среднее арифметическое всего ряда равнялось -3. С помощью перебора находим, что можно взять 25 раз число -8 и два раза число 0. Тогда указанный набор удовлетворяет всем условиям задачи.
Ответ: а) 44; б) отрицательных; в) 17. -
Задание 4
а) Можно ли число 2014 представить в виде суммы двух различных натуральных чисел с одинаковой суммой цифр?
б) Можно ли число 199 представить в виде суммы двух различных натуральных чисел с одинаковой суммой цифр?
в) Найдите наименьшее натуральное число, которое можно представить в виде суммы пяти различных натуральных чисел с одинаковой суммой цифр.
Разбор задания Свернутьа) Заметим, что сумма цифр исходного числа является однозначным числом; это подсказывает, что сумму можно попробовать поискать как сумму однозначного и четырёхзачного. Перебирая, начиная от 2014 = 2013 + 1 и повышая второе слагаемое на 1, отнимая от первого по 1, получаем один из возможных ответов: 2014 = 2006 + 8.б) 199 можно представить либо как сумму однозначного и трёхзначного, либо как сумму двухзначного и трёхзначного. Заметим, что в первом случае сумма цифр обоих чисел равняется 19 (проверяется перебором); во втором же случае имеем: где a, b, c, d - цифры. Заметим, что b + d = 9, а также, в силу того, что в десятки при сложении ничего переноситься не может (в таком случае максимально возможная цифра единиц может получиться при сложении 9+9 = 18 - не подходит), следовательно, также имеем a + c = 9. Таким образом, сумма цифр обеих чисел равна 1 + a + b + c + d = 1 + 9 + 9 = 19.Мы получили, что в любом случае сумма цифр обоих чисел должна равняться 19. От нас требуется, что сумма цифр каждого из двух чисел равнялась друг другу, но 19 - число нечётное, поэтому такое невозможно.в) Ясно, что чем меньшую сумму цифр мы возьмём, тем лучше. Проверим суммы, подбирая наименьшые числа:1 + 10 + 100 + 1000 + 100000 = 11111 (обратите внимание: из-за использования нуля, то есть дополнительного разряда, сумма очень сильно растёт; надо этого избегать)2 + 11 + 20 + 110 + 200 = 343;3 + 12 + 21 + 30 + 120 = 186;4 + 13 + 22 + 31 + 40 = 1205 + 14 + 23 + 32 + 41 = 125В дальнейшем каждая следующая сумма будет как минимум на 5 больше, так как каждое соответствующее число будет, по меньшей мере, на 1 больше предыдущего. Поэтому 120 является ответом.Ответ: а) да; б) нет; в) 110. -
Задание 5
Каждое из чисел умножают на каждое из чисел и перед каждым из полученных произведений произвольным образом ставят знак плюс или минус, после чего все 54 полученных результата складывают. Какую наименьшую по модулю и какую наибольшую сумму можно получить в итоге?
Разбор задания СвернутьОтметим, что задача эквивалентна поиску максимального и минимального по модулю значения выражения вида:
Нам надо расставить знаки плюс или минус. Для максимально возможного значения выражения, очевидно, надо взять плюс; Вычисление можно произвести вручную или воспользоваться формулой суммы арифметической прогрессии:
Оценка минимального значения: так как сумма оказалась нечетной, то число нечетных слагаемых в ней нечетно, причем это свойство всей суммы не меняется при смене знака любого ее слагаемого. Поэтому любая из получающихся сумм будет нечетной, а значит, не будет равна 0. Следовательно, минимальное по модулю значение больше или равно 1.
Как достигнуть значения выражения, равного 1? Ясно, что для этого в изначальном произведении оба выражения должны равняться 1. Подбором расставим знаки в скобках нужым образом:
Ответ: 1 и 4131.
Ответ: 1 и 4131. -
Задание 6
На доске написано число 7. Раз в минуту Вася дописывает на доску одно число: либо вдвое большее какого-то из чисел на доске, либо равное сумме каких-то двух чисел, написанных на доске (таким образом, через одну минуту на доске появится второе число, через две ― третье и т.д.).
а) Может ли в какой-то момент на доске оказаться число 2012?
б) Может ли в какой-то момент сумма всех чисел на доске равняться 63?
в) Через какое наименьшее время на доске может появиться число 784?
Разбор задания Свернутьа) Заметим, что каждое число на доске будет делиться на 7. Действительно, исходное число делится на 7, в случае удвоения числа делящегося на 7, получится число, делящееся на 7. А при сложении чисел, делящихся на 7, также получится число, делящееся на 7. Таким образом, все числа на доске будут делиться на 7, а 2012 на 7 не делится, следовательно, оно не может появиться на доске.
б) Да, может. Пример: 7, 14 (удвоенное число 7), 14 (удвоенное число 7), 14 (удвоенное число 7), 14 (удвоенное число 7). Сумма полученных 5 чисел равна 63.
в) Как было замечено в пункте а), все числа на доске будут делиться на 7. Рассмотрим аналогичную задачу, разделив исходное число 7 и то число, которое нужно получить, то есть 784, на 7. От этого количество операций не изменится. Таким образом, достаточно за наименьшее количество операций получить число 112, начав с числа 1.
Заметим, что наибольшее число, которое может получиться на доске через 6 минут, равно 64 (если Вася каждый раз будет удваивать текущее наибольшее число). Следовательно, если в первые 6 минут Вася каждый раз удваивал наибольшее число на доске, то число 112 нельзя получить за 7 минут: если число 64 удвоить, то получится 128, а если прибавить к нему число, не превосходящее 32, то 112 не получится.
В том случае, если в течение первых 6 минут Вася использовал хотя бы одно сложение вместо удвоения, то при первом использовании сложения наибольшее число, записанное на доске увеличилось не более, чем в полтора раза: действительно, в этом случае самый большой результат получится тогда, когда мы к максимальному на данный момент числу прибавим второе по величине, то есть, его половину (напомним, что мы рассматриваем первый случай сложения, то есть до этого были только удвоения). Таким образом, даже если в течение первых 7 минут сделано 6 удвоений и одно сложение (в некотором порядке), то наибольшее число, которое может получиться, равно 96, что меньше 112.
Итак, за 7 минут число 112 получить невозможно.
Приведем пример, как его получить за 8 минут:
Ответ: а) нет; б) да; в) 8. -
Задание 7
Имеется 8 карточек. На них записывают по одному каждое из чисел 1, -2, -3, 4, -5, 7, -8, 9. Карточки переворачивают и перемешивают. На их чистых сторонах заново пишут по одному каждое из чисел 1, -2, -3, 4, -5, 7, -8, 9. После этого числа на каждой карточке складывают, а полученные восемь сумм перемножают.
а) Может ли в результате получиться 0?
б) Может ли в результате получиться 1?
в) Какое наименьшее целое неотрицательное число может в результате получиться?
Разбор задания Свернутьа) Среди восьми данных чисел нет противоположных. Значит, сумма чисел на каждой карточке не равна 0. Поэтому всё произведение не может равняться нулю.
б) Среди восьми данных чисел пять нечётных. Значит, на какой-то карточке попадётся два нечётных числа, и их сумма чётная. Поэтому всё произведение чётно и не может равняться 1.
в) Среди восьми данных чисел пять нечётных. Значит, хотя бы на двух карточках с обеих сторон написаны нечётные числа, и сумма чисел на каждой из этих карточек чётная. Поэтому всё произведение делится на 4.
Наименьшее целое положительное число, делящееся на 4, это 4. Оно получается при следующем наборе пар чисел на карточках: (1; -2); (-2; 1); (-3; 4); (4; -3); (-5; 7); (7; -5); (-8; 9); (9; -8).
Ответ: а) нет; б) нет; в) 4. -
Задание 8
Целое число S является суммой не менее трех последовательных членов непостоянной арифметической прогрессии, состоящей из целых чисел.
а) Может ли S равняться 8?
б) Может ли S равняться 1?
в) Найдите все значения, которые может принимать S.
Разбор задания Свернутьа) Число 8 является суммой четырех последовательных членов арифметической прогрессии. Например, 8 = − 1 + 1 + 3 + 5.
б) Пусть число 1 является суммой первых k членов арифметической прогрессии с первым членом а и разностью d. Тогда
Значит, число k — делитель 2, что противоречит условию
в) Любое натуральное число является суммой арифметической прогрессии состоящей из членов. Если заменить все члены этой прогрессии на противоположные, то получится арифметическая прогрессия, состоящая из 2n членов, сумма которой равна −n.
В предыдущем пункте мы показали, что S не может равняться 1. Аналогично можно показать, что S не может равняться −1 (например, так: если бы мы могли получить в сумме -1, то, заменив знаки всех чисел на противоположные, мы могли бы получить 1). Число S может равняться 0, например, для прогрессии −1; 0; 1. Таким образом, S может принимать любые целые значения, кроме −1 и 1.
Ответ: а) да; б) нет; в) любые целые значения, кроме -1 и 1. -
Задание 9
Коля множил некоторое натуральное число на соседнее натуральное число, и получил произведение, равное m. Вова умножил некоторое четное натуральное число на соседнее четное натуральное число и получил произведение, равное n.
а) Может ли модуль разности чисел m и n равняться 6?
б) Может ли модуль разности чисел m и n равняться 13?
в) Какие значения может принимать модуль разности чисел m и n?
Разбор задания Свернутьа) Да, например, Коля умножил 6 на 7, получив 42, а Вова умножил 6 на 8, получив 48. Модуль разности полученных произведений равен 6.
б) Заметим, что произведение последовательных чисел всегда четно, так как одно из них четно. Таким образом, Колино произведение будет четным. Вовино же произведение четно в силу того, что он перемножает два четных числа. Значит, и модуль разности чисел a и b будет четным, таким образом, он не может быть равен 13.
в) Как было показано в пункте б) модуль разности будет четным. Покажем, что он не может быть равен нулю. Пусть Коля перемножал числа x и x+1, а Вова ― числа y и y+2. Тогда, если модуль разности их произведений равен нулю, имеем:
Заметим, что x
С другой стороны, так как Итак, но натуральное число не может лежать между двумя соседними натуральными числами. Значит, модуль разности не может равняться 0. Тогда он не меньше 2, так как четен.
Покажем, что он может принимать любое четное натуральное значение. Пусть Коля умножил четное число n на n+1, а Вова умножил n на n+2 Тогда модуль разности их произведений равен:
ввиду того, что n ― любое четное натуральное число, то искомый модуль разности может принимать любое четное натуральное значение.
Ответ: а) да; б) нет; в) все чётные натуральные числа. -
Задание 10
В игре «Дротики» есть 20 наружных секторов, пронумерованных от 1 до 20 и два центральных сектора. При попадании в наружный сектор игрок получает количество очков, совпадающее с номером сектора, а за попадание в центральные сектора он получает 25 или 50 очков соответственно. В каждом из наружных секторов есть области удвоения и утроения, которые, соответственно, удваивают или утраивают номинал сектора. Так, например, попадание в сектор 10 (не в зоны удвоения и утроения) дает 10 очков, в зону удвоения сектора ― 20 очков, в зону утроения ― 30 очков.
а) Может ли игрок тремя бросками набрать ровно 167 очков?
б) Может ли игрок шестью бросками набрать ровно 356 очков?
в) С помощью какого наименьшего количества бросков, игрок может набрать ровно 1001 очко?
Разбор задания Свернутьа) Да, например, при попадании в утроение сектора 20, утроение сектора 19 и центральный сектор 50 получаем: 60 + 57 + 50 = 167.
б) Наибольшее количество очков, которое может набрать игрок одним броском ― 60 (утроение 20), далее идут: 57 очков (утроение 19) и 54 очка (утроение 18). Попадание во все остальные сектора и зоны дает меньше 54 очков. Если все шесть бросков были по 60 очков, то игрок набрал 360 очков, что больше 356. Если хотя бы один бросок на 60 очков заменить броском на 54 очка или меньше, то сумма уменьшится как минимум на 6, а, значит, станет не больше 354 очков, что меньше 356 очков. Следовательно, бросок на 60 очков можно заменять только броском на 57 очков. Но одна такая замена дает итоговый результат 357 очков, а хотя бы две замены ― не более 354 очков. Значит, 356 очков шестью бросками набрать невозможно.
в) Как было показано в пункте б) каждый бросок приносит игроку не более 60 очков. Значит, за 16 бросков он наберет не более 960 очков, а тогда для того, чтобы набрать 1001 очко понадобится не менее 17 бросков.
Покажем, что игрок может набрать 1001 очко за 17 бросков. Предположим, что он сделал 15 бросков на 60 очков (итого 900), один бросок в зону утроения сектора 17 (51 очко) и один бросок в центральный сектор 50 очков. Тогда в сумме он наберет 900 + 51 + 50 = 1001 очко.
Ответ: а) да; б) нет; в) 17. -
Задание 11
Семь экспертов оценивают кинофильм. Каждый из них выставляет оценку — целое число баллов от 0 до 10 (от 1 до 15) включительно. Известно, что все эксперты выставили различные оценки. По старой системе оценивания рейтинг кинофильма — это среднее арифметическое всех оценок экспертов. По новой системе оценивания рейтинг кинофильма вычисляется следующим образом: отбрасываются наименьшая и наибольшая оценки и подсчитывается среднее арифметическое пяти оставшихся оценок.
а) Может ли разность рейтингов, вычисленных по старой и новой системам оценивания, равняться
б) Может ли эта разность рейтингов, вычисленных по старой и новой системам оценивания, равняться
в) Найдите наибольшее возможное значение разности рейтингов, вычисленных по старой и новой системам оценивания.
Разбор задания СвернутьОбозначим рейтинг кинофильма, вычисленный по старой системе оценивания, через A, а рейтинг кинофильма, вычисленный по новой системе оценивания, через B.
а) Заметим, что где m и n — некоторые натуральные числа.
Значит, Если то что невозможно.
Таким образом, разность рейтингов, вычисленных по старой и новой системам оценивания, не может равняться
б) Например, для оценок экспертов 0, 1, 2, 4, 7, 8, 9 разность рейтингов, вычисленных по старой и новой системам оценивания, равна
в) Пусть x — наименьшая из оценок, z — наибольшая, а y — сумма остальных пяти оценок. Тогда
Для оценок экспертов 0, 1, 2, 3, 4, 5, 10 разность A − B равна 4. Значит, наибольшее возможное значение разности рейтингов, вычисленных по старой и новой системам оценивания, равно
Ответ: а) нет; б) да; в) . -
Задание 12
Участники одной школы писали тест. Результатом каждого ученика является целое неотрицательное число баллов. Ученик считается сдавшим тест, если он набрал не менее 83 баллов. Из-за того, что задания оказались слишком трудными, было принято решение всем участникам теста добавить по 5 баллов, благодаря чему количество сдавших тест увеличилось.
а) Могло ли оказаться так, что после этого средний балл участников, не сдавших тест, понизился?
б) Могло ли оказаться так, что после этого средний балл участников, сдавших тест, понизился, и средний балл участников, не сдавших тест, тоже понизился?
в) Известно, что первоначально средний балл участников теста составил 90, средний балл участников, сдавших тест, составил 100, а средний балл участников, не сдавших тест, составил 75. После добавления баллов средний балл участников, сдавших тест, стал равен 103, а не сдавших — 79. При каком наименьшем числе участников теста возможна такая ситуация?
Разбор задания Свернутьа) Пусть было 3 участника, которые набрали 100, 82 и 2 балла. Средний балл участников, не сдавших тест балла. После добавления баллов у участников оказалось 105, 87 и 7 баллов. Средний балл участников, не сдавших тест, составил 7 баллов.
б) В примере предыдущего пункта средний балл участников теста, сдавших тест, первоначально составил 100 баллов, а после добавления баллов составил баллов.
в) Пусть всего было N участников теста, сдали тест a участников, после добавления баллов сдали тест b участников. Заметим, что средний балл после добавления составил 95. Имеем два уравнения:
90N = 75(N − a) + 100a и 95N = 79(N − b) + 103b,
откуда 15N = 25a, то есть 3N = 5a, и 16N = 24b, то есть 2N = 3b. Таким образом, .
Покажем, что N могло равняться 15. Пусть изначально 5 участников набрали по 74 балла, 1 участник — 80 баллов и 9 участников по 100 баллов. Тогда средний балл был равен 90, средний бал участников, сдавших тест, был равен 100, а средний балл участников, не сдавших тест, был равен 75. После добавления средний балл участников, сдавших тест, стал равен 103, средний балл участников, не сдавших тест, стал равен 79. Таким образом, все условия выполнены.
Ответ: а) да; б) да; в) 15. -
Задание 13
Имеются каменные глыбы: 50 штук по 800 кг, 60 штук по 1 000 кг и 60 штук по 1 500 кг (раскалывать глыбы нельзя).
а) Можно ли увезти все эти глыбы одновременно на 60 грузовиках, грузоподъёмностью 5 тонн каждый, предполагая, что в грузовик выбранные глыбы поместятся?
б) Можно ли увезти все эти глыбы одновременно на 38 грузовиках, грузоподъёмностью 5 тонн каждый, предполагая, что в грузовик выбранные глыбы поместятся?
в) Какое наименьшее количество грузовиков, грузоподъёмностью 5 тонн каждый, понадобится, чтобы вывезти все эти глыбы одновременно, предполагая, что в грузовик выбранные глыбы поместятся?
Разбор задания Свернутьа) Масса любых трёх таких глыб не превосходит 5 тонн. Значит, в 60 грузовиков можно погрузить 180 таких глыб. Всего глыб 170, поэтому их можно увезти на 60 грузовиках.
б) Суммарная масса глыб равна 50 · 800 + 60 · 1000 + 60 · 1500 = 190 000 (кг), то есть в точности совпадает с грузоподъёмностью 38 грузовиков. Значит, если возможно увезти эти глыбы на 38 грузовиках, то каждый грузовик должен быть загружен полностью (по массе груза).
Если в каком-то грузовике есть глыба массой 800 кг, то единственная возможность загрузить такой грузовик полностью — это добавить ещё 4 таких глыбы и одну глыбу массой 1 000 кг. Таким образом, грузовиков, загруженных так, понадобится 10 штук. Поскольку осталось 60 глыб, массой 1 500 кг каждая, и 28 грузовиков, то в одном из грузовиков должно быть хотя бы 3 такие глыбы. Но в грузовик, в который загружено 3 глыбы, массой 1 500 кг каждая, ничего больше погрузить не получится.
Значит, на 38 грузовиках увезти эти глыбы нельзя.
в) В предыдущем пункте было показано, что 38 грузовиков не хватит.
Если в 10 грузовиков загрузить по 5 глыб, массой 800 кг каждая, и глыбу массой 1 000 кг, в 25 грузовиков загрузить по 2 глыбы, массой 1 000 кг каждая, и по 2 глыбы, массой 1 500 кг каждая, в 3 грузовика загрузить
3 глыбы, массой 1 500 кг каждая, и в один грузовик глыбу массой 1 500 кг, то все глыбы окажутся загружены в 39 грузовиков. Значит, наименьшее количество грузовиков — это 39.
Ответ: а) да; б) нет; в) 39.