РешОлимпиады 15.05.11
.pdf
11. (Мохрачева Л.П.) Три спутника движутся с равными скоростями по круговым орбитам радиуса R, лежащим в плоскостях XOY, YOZ, и XOZ. В начальный момент времени спутники находятся в точках M1 R,0,0 , M2 0,R,0 и
M3 0,0,R и движутся по часовой стрелке относительно положительного нап-
равления осей. Считая, что спутники находятся в вершинах треугольника, определить его наибольшую и наименьшую возможную площадь.
Р е ш е н и е. На рисунке показаны позиции спутников после последовательного прохождения двух четвертей орбит.
|
3 |
3 |
|
|
|
|
|
1 |
1 |
2 |
2 |
|
1 
2
3 
Так как спутники движутся с равными скоростями, то треугольник, который образуют спутники, является равносторонним. Экстремальные значения площади в этом случае достигаются при экстремальных значениях расстояний между спутниками, например, первым и вторым. Положение первого спутника определяется координатами M1 Rcos , Rsin ,0 , а второго
M2 0,Rcos , Rsin . Тогда
M1M2 
R2 cos2 R2 sin cos 2 R2 sin2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R 2 2sin cos R |
|
2 sin2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rcos2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
и из условия M1M |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
получаем 2 |
|
|
k или |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 sin2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
k |
. Легко видеть, что при |
|
|
достигается максимум, а при |
3 |
- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
||||||||||
минимум. Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Smax |
|
3 |
|
R |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
3 |
|
R |
2 |
|
|
Smin |
|
|
3 |
|
|
R |
2 |
3 |
|
3 |
|
R |
2 |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 sin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
2 sin |
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|||||||||||||||||||||
4 |
|
2 |
4 |
|
|
|
4 |
|
|
2 |
|
4 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
3 |
|
|
|
R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
О т в е т. |
Smax |
|
3 |
, |
|
|
Smin |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
12. (Веретенников Б.М.) Построить график уравнения

2x2 4xy 3y2 6y x 2y .
Р е ш е н и е. Возведём обе части уравнения в квадрат
2x2 4xy 3y2 6y x2 4xy 4y2 , т.е. x2 y2 6y 0 или x2 y 3 2 9.
О т в е т. Графиком является часть гиперболы x2 y 3 2 9,
расположенная выше прямой y x .
2
|
|
|
n |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
sin |
dx |
||||||
|
|
|||||||||
13. (Ходак Г.Л.) Вычислить предел |
lim |
1 |
|
|
|
|
x |
|||
|
|
|
. |
|||||||
|
|
n |
|
|||||||
|
n |
|
|
1 |
dx |
|||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
1 |
x |
|||||
Р е ш е н и е. Применим правило Лопиталя |
|
|
|
|
|
|||||
|
sin |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
lim |
n |
|
1. |
|||||||
|
|
|||||||||
1 |
|
|
||||||||
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n
О т в е т. 1.
14. (Андреева И.Ю.) Докажите, что при любых х и у |
|
x6 |
|
y6 |
x4 |
y4 . |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
x2 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Р е ш е н и е. Обозначим |
|
|
x2 a, |
|
y2 b. |
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
x6 |
y6 |
|
4 |
|
4 |
|
|
a3 |
|
|
b3 |
|
|
|
2 |
|
2 |
|
2 a |
|
|
|
|
2 b |
|
|
|
|
|
a2 |
|
|
b2 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
x |
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
b |
|
a |
|
|
|
1 |
b |
|
|
1 |
|
|
|
a |
b |
|
a b |
|||||||||
|
y |
2 |
x |
2 |
|
|
b |
a |
|
|
|
|
|
|
a |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a2 |
|
|
b2 |
|
|
|
a b a3 b3 |
|
a b 2 a2 ab b2 |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
a b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0. |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ab |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ab |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Неравенство доказано.
15. (Мохрачева Л.П.) В линейном пространстве квадратных матриц второго
ˆ |
|
|
|
a |
порядка действует оператор Ax |
x |
y, где |
x |
|
|
|
|
|
c |
собственные значения этого оператора.
Р е ш е н и е. Рассмотрим канонический базис
|
1 |
0 |
, |
|
0 |
1 |
, |
|
0 |
0 |
, |
||||||
e1 |
|
0 |
0 |
|
e2 |
|
0 |
0 |
|
e3 |
|
1 |
0 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
b |
, |
|
a |
b T |
|
|
y |
|
|
. Найти |
|
d |
|
|
c |
d |
|
|
0 |
0 |
|
|
e4 |
|
0 |
1 |
. |
|
|
|
||
Действие оператора на базисные векторы имеет вид
|
ˆ |
|
|
|
|
|
|
|
Ae |
e |
|
e 2e |
|||
|
ˆ 1 |
1 |
|
|
1 |
|
1 |
Ae |
e |
|
e |
|
|
||
|
ˆ 2 |
2 |
|
3 |
|
|
|
Ae3 |
e3 |
|
e2 |
|
|
||
|
ˆ |
|
|
|
|
|
|
Ae4 |
e4 e4 |
2e4 |
|||||
т.е. матрица оператора |
|
2 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
A |
. |
||||||
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
2 |
|
|
|
|
|
|||||
Собственные значения находим из характеристического уравнения
|
2 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
0 |
|
1 |
1 |
0 |
2 2 1 2 1 0. |
|
0 |
|
1 |
1 |
0 |
|
|
0 |
|
0 |
0 |
2 |
|
О т в е т. 1 0, |
2 2. |
|
|
|
||
16. (Веретенников Б.М.)
Выразить, если это возможно, число z cos12 isin12 в виде произведения
35 35
z1z2 , где z1 - корень 7-й степени из 1, а z2 -корень пятой степени из 1.
Р е ш е н и е. Аргументы корней 7-й степени из единицы равны
|
2 k |
, |
k 0,1,...,6, а аргументы корней 5-й степени - |
2 k |
, |
k 0,1,...,4. Для |
|||||||||||||||||
7 |
5 |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 k |
|
2 n |
|
|
12 |
|
|
|
|||||||
решения задачи имеем уравнение |
|
|
2 l, |
k,n,l Z , причём |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
ясно, что l 0 |
или |
l 1. |
|
|
7 |
5 |
35 |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
При |
l 0 имеем: 10k 14n 12 и при наших ограничениях на k, n |
|||||||||||||||||||||
уравнение решений не имеет. |
Если |
|
l 1, то |
10k 14n 82. Ясно, что |
|||||||||||||||||||
k 4, |
n 3 удовлетворяют этому уравнению. |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
8 |
|
|
8 |
|
6 |
|
|
|
6 |
|
|
|
||||||
О т в е т. z cos |
|
|
isin |
|
cos |
|
|
isin |
|
|
. |
|
|
|
|||||||||
7 |
|
7 |
5 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|||||||||
