Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

РешОлимпиады 15.05.11

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
23.02.2015
Размер:
480 Кб
Скачать
☆

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