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

книги из ГПНТБ / Чистяков В.Д. Старинные задачи по элементарной математике

.pdf
Скачиваний:
23
Добавлен:
29.10.2023
Размер:
8.09 Mб
Скачать

■224

Эйлер ответил, что это предложение совершенно правильное, но строгого доказательства этому предло­ жению он дать не мог. Со своей стороны Эйлер высказал новое предложение («проблема Эйлера»): каждое четное число, начиная с четырех, можно раз­ бить на сумму двух простых чисел. Flo это утвержде­ ние он тоже доказать не мог.

Заметим, что если бы удалось решить проблему Эйлера, то из нее, как очевидное следствие, вытекала бы справедливость проблемы Гольдбаха. Действительно, любое нечетное число, большее чем 5, можно предста­ вить в виде 2N 4- 1 = 3 + 2 (N — 1), где 2 (N — 1) > 4 .

Если только проблема Эйлера верна,

то четное число

2(N — 1)

разобьется на

сумму

двух

простых чисел.

Но тогда

нечетное число

2N +

1 разобьется на сумму

трех простых слагаемых, и проблема Гольдбаха будет выполняться для всякого нечетного числа, начиная с 7.

Но обратное утверждение, оказывается, не выпол­ няется, т. е. из решения проблемы Гольдбаха нельзя сделать заключения о справедливости утверждения Эйлера. Таким образом, проблема Эйлера значительно труднее проблемы Гольдбаха, что позднее и подтверди­ лось.

Около двух столетий проблема Гольдбаха остава­

лась нерешенной.

 

 

 

Только в 1930 г.

молодому

советскому

ученому

Л. Г. Шнирельману

(1905— 1938) удалось

указать

верный путь к решению проблемы

Гольдбаха.

Он до­

казал теорему (теорема Шнирельмана): существует постоянная k такая, что каждое натуральное число,

РОССИ я-

225

большее чем 1, может быть представлено в виде суммы не более k простых чисел, т. е. для любого

натурального

N (N >

1)

 

 

где р — либо

N = P i

+ P i Н----- +

Р к ,

простые числа,

либо

нули.

Если удастся доказать,

что k — 3, то проблема

Гольдбаха будет решена. Усилиями многих математи­ ков постоянная k была доведена до 67, а в настоящее время до 20. До нужной тройки остается еще далеко!

В 1937 г. в ученом мире произошло событие чрез­

вычайной важности,

совершенно

неожиданное для

всех математиков мира. Наш советский ученый

Герой

Социалистического Труда академик

И

М. Виноградов

(род. 1891)

доказал проблему Гольдбаха для достаточ­

но больших

нечетных

чисел: любое

нечетное

число,

начиная с некоторого достаточно большого, есть сумма трех простых чисел. Другими словами, среди натуральных чисел существует такое достаточно боль­ шое число, за которым всякое нечетное число является суммой трех простых чисел.

Проблему Гольдбаха в указанном выше смысле И. М. Виноградов доказал очень сложным путем, пользуясь тонким аппаратом современной математики.

Виноградов доказал теорему Гольдбаха для доста­ точно больших нечетных чисел, т. е. для нечетных чисел, больших некоторого большого числа N0. Какое значение N0? На этот вопрос ответил советский мате­ матик К. Г. Бороздкин, который доказал, что

8 В. Д. Чистяков

 

 

 

■226

где

е — основание

натуральных логарифмов, причем

е =

2,7182...

 

 

 

Чтобы доказать

теорему Гольдбаха

полностью,

надо значительно снизить найденное К.

Г. Бороздки-

ным число и тогда непосредственно проверить все меньшие числа. Непосредственную проверку проблемы Гольдбаха проводили Г. Кантор, Абри, Хауснер и др. Проверка показала, что для всех натуральных чисел до 9000000 проблема Гольдбаха для четных и нечет­ ных чисел верна.

Метод Виноградова, с помощью которого он решил проблему Гольдбаха, оказался недостаточным для ре­ шения проблемы Эйлера о представлении четных чисел в виде суммы двух простых чисел.

Проблема Эйлера остается нерешенной до настоя­ щего времени. Не решена до сих пор и проблема Гольдбаха для чет­ ных натуральных чисел (сам Гольдбах такую задачу не ставил), хотя из те­ оремы Виноградова следует, что вся­ кое достаточно большое четное число есть сумма четырех простых чисел (установите самостоятельно).

160.Эту задачу сформулировал в 1750 г. Л. Эйлер

итогда же решил ее, доказав, что пройти последова­

тельно все семь

кенигсбергских

мостов

по

одному

разу невозможно.

Условия задачи

Эйлера

о

кениг­

сбергских мостах равносильны требованию одним рос­ черком вычертить фигуру (рис. 46). Советуем убедиться в этом самим.

Р О С С И Я-

227

Л. Эйлер (1707 — 1783) — друг М. В. Ломоносова,

крупней­

ший математик.

 

 

 

 

 

 

Родился Эйлер

в небольшом швейцарском

городке

Базеле.

Первоначальное образование получил у своего отца.

Свои

позна­

ния в области математики совершенствовал под

руководством

крупнейшего

швейцарского математика Иоганна

Бернулли.

В

19 лет

Эйлер

написал диссертацию об

оснастке

кораблей,

за что

был премирован Парижской академией

наук.

В

20

лет он

был адъюнктом Петербургской академии наук,

а

в 23

года —

профессором кафедры физики. Когда ему исполнилось 26 лет, он стал членом Петербургской академии наук.

Эйлер отличался исключительной работоспособностью. Всего Эйлером написано 865 оригинальных работ, что составляет не­ сколько десятков томов. Научные интересы Эйлера весьма разно­

образны.

Он сделал замечательные открытия буквально

по

всем

разделам

элементарной

и высшей математики, в области

ме­

ханики

и астрономии.

Эйлер — автор замечательного

руковод­

ства по алгебре «Полное введение в алгебру» (1770), которое яви­ лось образцом для составления современных учебников по этому предмету.

Эйлер прожил в России в общей сложности более 30 лет. Умер он в Петербурге 7 сентября 1783 г.

161. Наиболее остроумный способ решения этой задачи таков. Предположим, что вторая крестьянка имела в т раз больше яиц, чем первая. Поскольку обе крестьянки выручили одинаковые суммы, то пер­ вая крестьянка должна продавать яйца в т раз дороже, чем вторая. Если бы перед началом торговли они по­ менялись своим количеством яиц, то первая крестьянка, имея яиц в т раз больше и продавая их в и раз до­ роже, выручила бы в п? раз больше, чем вторая. Отсюда

т

г

, с с 2 45

9

 

1 5 : 6 3 — да “

4 *

8*

•228

Следовательно.

Разделив 100 яиц в отношении 3:2, находим, что

первая крестьянка имела

40, а вторая — 60

яиц.

Эту задачу можно решить и алгебраическим путем,

для чего стоит только

обозначить через х

число яиц

у первой крестьянки. Тогда у второй крестьянки число

яиц будет 100 — х,

откуда первая

крестьянка

прода­

ла

яйца по цене

 

 

 

 

 

 

 

 

(KPefl^eP°B).

 

а

вторая — по цене

6

: х =

(крейцеров). Так как

выручка одинакова,

то

 

 

 

 

 

с

 

15х

 

20 (100 — х)

 

 

 

 

100 — х

 

Зх

 

 

или

 

 

 

 

 

 

 

х2+ 16 0 л: — 8000 = 0.

 

 

Отсюда хх = 40,

х2 = —200.

Сле­

 

довательно, у первой крестьянки

 

было

40 яиц,

у

второй — 60.

 

 

163. Пусть АВС — произвольно взятый треугольник

(рис. 47). Построим

треугольник

PKR, составленный

из

средних линий-треугольника АВС. Тогда /\P R R оо

Р О с с И Я-

229

со Д ЛВС и коэффициент подобия k — у . Исходя из

этого, замечаем, что М — точка пересечения медиан треугольника АВС является также точкой пересечения медиан и треугольника PKR, так как медианы по­ следнего треугольника являются частями медиан первого (исходного) треугольника. Далее заметим, что центр описанной около треугольника АВС окружности (точка О) является ортоцентром треугольника PKR

Пусть И — ортоцентр Д АВС. Соединим точку М с точками О и Н Д ROM со д СНМ и коэффициент

подобия k = ~y (так как рассматриваемые треугольники

составлены из соответственных линий подобных тре­ угольников PKR и АВС, имеющих коэффициент по­

добия k = -^-j. Отсюда Z RMO = Z СМИ

Учитывая

это равенство и то, что CMR — прямая, делаем

вывод,

что углы RMO и СМИ можно рассматривать как вер­

тикальные и, следовательно, ОМН — прямая

линия,

что и требовалось доказать.

в

1765 г.

Впервые задача была решена Эйлером

и послужила началом так называемой «геометрии треугольника».

164.

2 * 3

+ 1 4 - ^ -

=

1 0 0 ;

х =

- g - .

169.

Указ ание.

Полторажды

полтретья =

1,5 • 2,5; пол-

четвертажды

полпята =

3,5 • 4,5:

полсемажды

полдевята =

= 6,5 • 8,5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

230

172.

Алтын = 3 коп.; полушка = -i-

коп.;

впол-

третья

означает в 2,5 раза.

Грош — монета

разных

стран и времен. На Руси в XVII—XVIII вв. были

медные

гроши

достоинством

в 2

коп. С

XIX

в. гро­

шом называли полкопейки.

 

 

дороже

в

174.

«Вполчетверте дороже» означает

3,5 раза. «С половиною

четыре алтына» значит 4

ал­

тына и еще прибавить пол-алтына,

т. е.

 

 

 

 

4

• 3 +

• 3 =

13,5

коп.

 

 

 

177.

Секрет

не требует

комментариев, он

виден

из формулы

 

 

 

 

 

 

 

1(х+ 2 5 + 125 — 3 7 — х)5] : 2 = 282-^-.

 

 

«По крепости пошел разговор [писал современник Лермонто­

ва]. Где бы поэт ни показался, к нему стали обращаться с прось­

бами

угадать вычисленное число. Несколько раз он

исполнял

эти

просьбы, но, наконец, ему

надоело,

и он

через

несколько

дней,

тоже на одном из вечеров,

открыл

секрет,

заключавшийся

в том, что задумавшего число, какое бы оно ни было, заставляют вычесть это число из суммы этого же числа и некоторых других подсказанных чисел, так что диктующему легко подсчитать ре­ зультат, например:

[(х + 100 + 206 + 310 — 500 — х) : 2] 3 = 174»

Задача-шутка М. Ю. Лермонтова взята из книги И. Я. Депмана «Рассказы о математике» (Л., 1954 г.,

стр. 69 — 71).

Р О С С И Я -

231

178. Р е ш е н и е В. Г. Б е н е д и к т о в а . «Задача была мудреная. Дочери, идучи на рынок, стали между собой совещаться, причем вторая и третья обращались

куму и совету старшей. Та, обдумав дело, сказала:

Будем, сестры, продавать наши яйца не десят­ ками, как это делалось у нас до сих пор, а семерками: семь яиц — семерик; на каждый семерик и цену по­ ложим одну, которой все и будем крепко держаться, как мать сказала. Чур, не спускать с положенной цены ни копейки! За первый семерик алтын [трехко­

пеечная монета], согласны?

Дешевенько,— сказала вторая.

Ну,— возразила старшая,— зато мы поднимем цену на те яйца, которые за продажею круглых семериков в корзинах у нас останутся. Я заранее проверила, что яичных торговок, кроме нас, на рынке никого не будет. Сбивать цену некому; на оставшееся добро, когда есть спрос, а товар на исходе, известное дело, цена возвышается. Вот мы на остальных-то яйцах и наверстаем.

А почем будем продавать остальные?— спросила

младшая.

По 3 алтына за каждое яичко. Давай, да и только. Те, кому очень нужно, дадут.

Дорогонько,— заметила опять средняя.

— Что же,— подхватила старшая,— зато первыето яйца по семеркам пойдут дешево. Одно на другое и наведет.

Согласились.

Пришли на рынок. Каждая из сестер села на сво­

232

ем месте отдельно и продает. Обрадовавшись дешевизне, покупщики и покупщицы бросились к младшей, у которой было полсотни яиц, и все их расхватали. Се­ мерым она продала по семерику и выручила 7 алтын, а одно яйцо осталось у ней в корзине. Вторая, имевшая три десятка, продала 4 покупательницам по семерику

и

в корзине

у ней осталось два яйца:

выручила

она

4

алтына. У старшей купили семерик,

за

который

она получила один алтын, 3 яйца осталось.

 

на

 

Вдруг явилась кухарка, посланная

барыней

рынок с тем,

чтобы купить

непременно

десяток

яиц

во что бы то

ни стало. На

короткое время к

барыне

в гости приехали сыновья ее, которые страшно любят яичницу. Кухарка туда-сюда по рынку мечется: яйца распроданы; всего у трех торговок, пришедших на ры­

нок, осталось

только 6 яиц:

у одной — одно

яйцо,

у

другой — 2,

у третьей — 3.

Давай и те сюда!

 

 

Разумеется,

кухарка прежде всего кинулась к той,

у

которой осталось 3, а это была старшая дочь,

про­

давшая за алтын свой единственный семерик. Кухарка спрашивает:

Что хочешь за свои 3 яйца? А та в ответ:

По 3 алтына за яичко.

Что ты? С ума сошла! — говорит кухарка.

Ата:

Как угодно,— говорит,— дешевле не отдам. Это последние.

Кухарка бросилась к той торговке, у которой 2 яйца в корзинке.

РОССИ я-

233

Почем?

По 3 алтына. Такая цена установлена. Все

вышли.

— А твое яичишко сколько стоит?— спрашивает кухарка у младшей.

Та отвечает:

— 3 алтына.

Нечего делать. Пришлось купить по неслыханной цене.

— Давайте сюда все остальные яйца.

И кухарка дала старшей за ее 3 яйца 9 алтын, что составляло с имевшимся у нее алтыном 10; второй заплатила за ее пару яиц б алтын, с вырученными за 4 семерика 4 алтынами это составило также 10 алтын. Младшая получила от кухарки за свое остальное яич­ ко 3 алтына и, приложив их к 7 алтынам, вырученным

за

проданные прежде 7 семериков,

увидела у

себя

в

выручке тоже 10 ‘алтын.

 

 

 

После этого дочери возвратились домой и, отдав

своей матери каждая по 10 алтын,

рассказали,

как

они продавали и как, соблюдая относительно цены

общие

условия,

достигли того,

что выручки

как за

один

десяток,

так и за полсотни, оказались

одинако­

выми.

 

 

 

 

Мать была

очень довольна

точным выполнением

данного ею дочерям поручения и находчивостью стар­ шей дочери, по совету которой оно выполнялось; а еще больше осталась довольна тем, что и общая выручка дочерей — 30 алтын, или 90 копеек,— соответствовала ее желанию».

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ