книги из ГПНТБ / Чистяков В.Д. Старинные задачи по элементарной математике
.pdf■234
са, который первоначально на нем имелся. Следова тельно, 12 быков в течение 4 недель съели столько
травы, сколько занимает луг площадью в  | 
	1  | 
	+ 40  | 
югеров. Далее легко подсчитать, что 1 бык  | 
	в  | 
	1 неде  | 
лю съедает столько травы, сколько занимает луг пло щадью
(3 4" + 1 Г у ) : 48 = Ш 1 4 4 ° ~ (ю геР ° в)-
Теперь находим площадь участка, содержащего за пас травы для прокормления 21 быка в течение 9 не
дель. Она  | 
	составляет  | 
	10 +  | 
	90г/ югеров,  | 
	так как  | 
	не  | 
||||||||
дельный  | 
	прирост  | 
	на  | 
	
  | 
	1 югер — у,  | 
	9-недельный  | 
	при  | 
|||||||
рост на  | 
	1  | 
	югер — 9у  | 
	
  | 
	и 9-недельный прирост на 10  | 
|||||||||
югеров — 90у. Таким  | 
	
  | 
	образом, площадь, достаточная  | 
|||||||||||
для прокормления 1  | 
	быка  | 
	в  | 
	течение  | 
	1  | 
	недели,  | 
	со  | 
|||||||
ставляет  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
  | 
	
  | 
	ю  | 
	+  | 
	ту  | 
	
  | 
	10 +  | 
	90у  | 
	(югера).  | 
	
  | 
	
  | 
|||
  | 
	
  | 
	9  | 
	•  | 
	21  | 
	
  | 
	
  | 
	189  | 
	
  | 
	
  | 
||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||
Так как нормы прокормления должны быть одина  | 
|||||||||||||
ковыми,  | 
	то  | 
	
  | 
	
  | 
	10 +  | 
	40у  | 
	10 + 90у  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	144  | 
	—  | 
	
  | 
	189  | 
	
  | 
	'  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
Отсюда находим  | 
	
  | 
	
  | 
	1  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	У —  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	12-  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||
После этого площадь  | 
	
  | 
	луга, нужная для прокормления  | 
|||||||||||
1 быка  | 
	в течение  | 
	1 недели,  | 
	выразится  | 
	числом  | 
	
  | 
||||||||
ЗЛГМД+МЯ £ВРОПД
235
10+ 40у  | 
	10+ 40• 12  | 
	5  | 
	t  | 
	,  | 
	
  | 
144  | 
	--------144--------=  | 
	-ST (ЮГеРа)-  | 
	
  | 
||
Обозначая через к искомое  | 
	число быков,  | 
	которых  | 
|||
может прокормить  | 
	третий луг  | 
	в течение  | 
	18  | 
	недель,  | 
|
получим уравнение  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
24 + 2 4 . 1 8 - - ^ -  | 
	
  | 
	5  | 
	
  | 
	
  | 
|
  | 
	18*  | 
	~  | 
	5 4 ’  | 
	
  | 
	
  | 
решив которое, найдем х = 36.
Следовательно, третий луг в течение 18 недель может прокормить 36 быков».
226. Р е ш е н и е Нь ют о н а . «Чтобы решить вопрос, заметьте, что в нем содержатся в скрытом виде неко
торые предложения, которые все должны  | 
	быть выявле-  | 
||||||||
ны и выражены.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||
  | 
	
  | 
	Словесно  | 
	
  | 
	Алгебраически  | 
|||||
У торговца имеется со  | 
	
  | 
	*  | 
	
  | 
	
  | 
|||||
стояние, из которого он в  | 
	х — 100  | 
||||||||
первый  | 
	год  | 
	затрачивает  | 
|||||||
100фунтов  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	. . . . * — 100  | 
	4* — 400  | 
||||
Остаток  | 
	он  | 
	увеличивает  | 
	х — 100Н-------  | 
	5----- или-------^------  | 
|||||
  | 
	•3  | 
	
  | 
	о  | 
||||||
на одну  | 
	треть  | 
	он  | 
	опять  | 
	4* — 400  | 
	ПА  | 
	
  | 
	4* — 700  | 
||
Во  | 
	второй  | 
	год  | 
	------ ^-----------100 и л и -------- g------  | 
||||||
тратит  | 
	100  | 
	фунтов  | 
	и оста  | 
	Ах — 700  | 
	,  | 
	
  | 
	Ах — 700  | 
||
ток  | 
	увеличивает на  | 
	одну  | 
	
  | 
||||||
треть  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	3  | 
	1  | 
	
  | 
	9  | 
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	16* — 2800  | 
|||
ИЛИ g
•286
Словесно
В третий год он опять  | 
|||
тратит  | 
	100  | 
	фунтов и оста  | 
|
ток также  | 
	увеличивает на  | 
||
одну  | 
	треть,  | 
	причем оказы  | 
|
вается  | 
	вдвое  | 
	богаче, чем  | 
|
был вначале
Алгебраически
16* - 2 8 0 0  | 
	)0А  | 
|
16* — 3700  | 
||
ИЛИ ----------  | 
	g----------  | 
	
  | 
16* — 3700  | 
	, 16* — 3700  | 
|
9  | 
	1  | 
	27  | 
6 4 * — 14 800  | 
||
и л и --------  | 
	27---------  | 
	
  | 
64*— 14 800  | 
	_  | 
|
27  | 
	
  | 
	
  | 
Таким образом,  | 
	вопрос выражается уравнением  | 
||||
  | 
	64* — 14 800  | 
	_  | 
	
  | 
	
  | 
|
  | 
	
  | 
	27  | 
	— г х ’  | 
	
  | 
|
приведя которое, мы найдем *.  | 
	
  | 
	
  | 
|||
Умножьте уравнение на 27, и вы получите  | 
	
  | 
||||
  | 
	64* — 14 800 =  | 
	54*,  | 
	
  | 
||
вычтите из  | 
	обеих  | 
	сторон  | 
	54*  | 
	и останется  | 
	10* —  | 
— 14 8 0 0 =  | 
	0 или  | 
	10*= 14800;  | 
	разделив на  | 
	10, вы  | 
|
найдете, что * = 1480. Таким образом, состояние тор говца вначале, а также его последующая прибыль, или доход, были равны 1480 ф.»
227. Преобразуем первое и второе слагаемое к ви ду а + ib. Для первого слагаемого
V \ + 1 / ^ 3 = V 1 + iV 3 =
ЗАПАДНАЯ £ВРОПА
287
- ] / [ У ± Ы 1 У - т Ь * У - т -
=У ( 7 Т + п Щ - К ? +гV T -
Для  | 
	второго  | 
	слагаемого таким же путем найдем  | 
j f l - y = 3  | 
	= y rl - i y r - 3 = ]/- 1---1У  | 
|
откуда  | 
	искомая  | 
	сумма  | 
y i +у^з + Уi-K^l=21/-|— v'e,
что и требовалось установить.
Автором этой задачи является немецкий математик и фило соф Готфрид ВильГельм Лейбниц (1646— 1716) родом из Лейпци га, сын нотариуса и профессора морали. В родном городе поступил в университет, где изучал юридические науки. Мате матика привлекла его своей логикой. Еще в детстве, имея при страстие к чтению научных трактатов, изучил труды Аристотеля и Декарта.
Научную работу Лейбниц сочетал с государственной дея тельностью в качестве дипломатического посланника в Париже. В 1673 г. он был в Англии, где продемонстрировал Королевско му обществу арифмометр собственной конструкции, изобретенный им после ознакомления с арифмометром Паскаля. После воз вращения в Париж он вскоре был избран членом Королевского общества.
Одновременно с Ньютоном и независимо от него Лейбниц
■288
дал современную разработку математического анализа — диффе ренциального и интегрального исчисления.
Ученый положил начало теории определителей, которая возникла при решении систем уравнений первой степени со мно-
Сгими неизвестными. Кроме того, Лейбниц
много трудился по исследованию свойств М кривых и по разложению функций в ря
ды, где достиг также замечательных ре зультатов.
N
а)  | 
	228. 1) Необходимость. Пусть  | 
|||
  | 
	прямые AL,  | 
	ВМ,  | 
	CN (рис. 61,  | 
	а)  | 
  | 
	пересекаются  | 
	в  | 
	одной точке  | 
	О  | 
м,  | 
	(случай, когда прямые параллель  | 
|||
ны, рекомендуется рассмотреть са  | 
||||
N'  | 
	мостоятельно). Докажем, что  | 
	в  | 
||
этом случае выполняется соотно  | 
||||
Г)  | 
	шение  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
AN  | 
	BL  | 
	СМ  | 
	
  | 
|
РИС. 81  | 
	
  | 
|||
  | 
	NB  | 
	LC ‘  | 
	МА = 1.  | 
	
  | 
Исходя  | 
	из чертежа, получим  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
AN
* Д ACN  | 
	>Д AON  | 
~Ш  | 
	ЪА NCB  | 
	ЪА NOB  | 
' Д АСЫ — S Д AON  | 
	ЪА АОС  | 
|
5 Д NCB — S A NOB  | 
	SА ВОС  | 
|
Аналогично доказывается,  | 
	что  | 
|
BL
Тс
  | 
	С М __  | 
	S А СОВ  | 
’ Д СОА  | 
	МА  | 
	$ А АОВ  | 
  | 
ЗЛПОД+МЯ £ВРОПЛ
289
откуда после перемножения и сокращения найдем
AN  | 
	BL  | 
	CM ^  | 
	SЛ А0С  | 
	' S д В0А '  | 
	SA сов  | 
	^ ^  | 
NB  | 
	LC  | 
	МА  | 
	SA вос  | 
	SA С0А  | 
	S A дов  | 
	
  | 
2) Достаточность. Пусть теперь выполняется соот ношение
AN  | 
	BL  | 
	СМ _ .  | 
	( 1)  | 
NB  | 
	LC '  | 
	МА ~ К  | 
с
а)
с
РИС. 62
Докажем, что в этом случае прямые AL, ВМ, CN пересекаются в одной точке.
Обозначим точку пересечения прямых AL и ВМ че рез О (рис. 61, б) и соединим ее с точкой С. Прямые
290
AL, BM, CN' пересекаются в одной точке О по по строению, следовательно, для них на основании пер вой части решения (необходимости условия) выполня ется соотношение
A N '  | 
	B L  | 
	’  | 
	С М  | 
	_  | 
N 'B  | 
	L C  | 
	М А  | 
	(2)  | 
|
Приравнивая левые части  | 
	равенств (1) и (2) и произ  | 
|||
водя сокращения, получаем  | 
	
  | 
	
  | 
||
  | 
	A N '  | 
	
  | 
	A N  | 
	
  | 
  | 
	N ’ B  | 
	~  | 
	N B  | 
	’  | 
ИЛИ  | 
	
  | 
	
  | 
	A N + N B  | 
|
A N ' -f N 'B  | 
	
  | 
|||
N 'B  | 
	
  | 
	~  | 
	
  | 
	N B  | 
ИЛИ  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
  | 
	_ AB _ _  | 
	AB_  | 
	
  | 
|
  | 
	N 'B  | 
	~  | 
	N B  | 
	'  | 
откуда
N'B = NB
или
N' совпадает c N.
Следовательно, прямая CN, совпадая с прямой CN', пройдет через точку О, т. е. все три прямые AL, ВМ, CN пересекаются в одной точке, а именно в точке О.
Джиованни Чева (1648— 1734) — итальянский геометр, по профессии инженер-гидравлик. Задача Чевы взята из его трак тата «О прямых линиях» (1678). Свою задачу Чева решил не сколькими способами, чисто геометрически и опираясь на зако ны статики, т. е. исходя из механических соображений.
ЗЛГИД+МЯ- £ВРОПЛ
291
229.1) Рассмотрим произвольный треугольник АВС
ипроведем его медианы AL, ВМ, CN (рис. 62, а);
  | 
	AN  | 
	BL  | 
	СМ  | 
	
  | 
  | 
	NB  | 
	LC '  | 
	МА  | 
	
  | 
так как  | 
	для медиан  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
  | 
	AN = NB; BL =  | 
	LC\ CM = МА.  | 
||
Раз  | 
	соотношение  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
  | 
	AN  | 
	BL  | 
	CM  | 
	1  | 
  | 
	NB ‘  | 
	LC  | 
	MA  | 
|
  | 
	
  | 
|||
выполняется, то медианы AL, BM, CN пересекаются
водной точке.
2)AL, ВМ, CN — высоты треугольника АВС (рис.
62, б).
Обозначим углы, образованные высотами со сторона
ми треугольника АВС, через а, р, у. Тогда  | 
	
  | 
|||
AN _  | 
	M gT  | 
	_ J i l ,  | 
	( 1)  | 
|
NB  | 
	h3tga  | 
	tga’  | 
||
  | 
||||
BL  | 
	hi tga  | 
	tg®.  | 
	(2)  | 
|
LC  | 
	M eP  | 
	tgP’  | 
||
  | 
||||
CM  | 
	M eP  | 
	tgP  | 
	(3)  | 
|
MA  | 
	M g 7  | 
	tgir ■  | 
||
  | 
||||
После умножения соотношений (1), (2), (3) получим
AN BL CM  | 
	tg7 tga  | 
	tgЭ  | 
	= 1  | 
NB " LC " MA  | 
	tga " tgP  | 
	tg7  | 
	
  | 
Последнее соотношение говорит о том, что высоты тре
угольника AL, ВМ, CN  | 
	пересекаются в одной точке.  | 
3) Пусть теперь AL,  | 
	ВМ, CN — биссектрисы уг  | 
лов А, В, С треугольника АВС (рис. 62, б). Обозна-
■292
чим стороны данного треугольника для краткости че рез а, Ь, с. Тогда на основании известного свойства биссектрисы треугольника напишем соотношения:
A N ____BL__________с_. СМ_ _а_
NB ~ a ’ LC ~ Ь ' ~МА ~ с ‘
Перемножив эти равенства, получим
AN  | 
	BL  | 
	СМ _  | 
	,  | 
NB  | 
	’ LC  | 
	МА  | 
	Ь  | 
Следовательно, биссектрисы AL, ВМ, CN пересе каются в одной точке.
230.Для членов геометрической прогрессии иь иъ
..., ип, ип+1 имеет место соотношение
. 11% — Un . Un+Xy
где п = 2, 3, 4,...
Положим, что данная геометрическая прогрессия возрастающая, тогда их будет наименьшим, а ип+1 — наибольшим ее членом. По известному неравенству Евклида
ип+1 +  | 
	«1 > и 2 + ип>  | 
un+i > ип + («а — «О-  | 
|
При п = 2, 3, 4, ...  | 
	
  | 
« 3 > « 2 + (« 2 — “ l) ;  | 
|
Ui  | 
	и3 Т~ ( Ы2 ---- U l) i  | 
«„+1 > ия + («2 — Их).
злгм-д++*а с вропл
283'
Сложив эти неравенства, получим
« л+ 1 > « 2 + ( я — 1)(«г — «i)- (О
Учитывая данные условия, находим
и2 + (п — 1)(ы2— ы1) = а 2 + (« — 1)(а2— а ,)= а л+1. (2)
Из  | 
	соотношений  | 
	(1) и (2) окончательно следует  | 
	
  | 
	
  | 
|||
  | 
	п — 2, 3, 4,  | 
	и п + 1 >  | 
	а п + Ъ  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
где  | 
	что и требовалось доказать.  | 
	
  | 
	
  | 
||||
  | 
	Якоб  | 
	Бернулли  | 
	(1654 — 1705)—.швейцарский  | 
	ученый,  | 
	про  | 
||
фессор Базельского  | 
	университета.  | 
	Известен своими  | 
	работами по  | 
||||
дифференциальной геометрии, вариационному исчислению  | 
	
  | 
	(явля  | 
|||||
ется основоположником) и математической физике.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||
  | 
	231.  | 
	Предположим, что  | 
	лошадь куплена за  | 
	х пи-  | 
|||
столей, тогда при продаже  | 
	
  | 
	X^  | 
	писто  | 
||||
некто потерял щ  | 
|||||||
лей. Следовательно, согласно условию задачи,  | 
	
  | 
	
  | 
|||||
  | 
	Решая полученное квадратное уравнение, получаем  | 
||||||
два  | 
	результата:  | 
	хх — 40 и х2= 60.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||
Таким образом, некто купил лошадь за 40 или 60 пистолей.
Решенная задача составлена французским математиком Этьеном Безу (1730— 1783). Его перу принадлежат исследова ния по общей теории алгебраических уравнений (1779), а также
