
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