10 самых сложных задач по математике

Задачи повышенной сложности. 10 — 11 класс

Задачи повышенной сложности по математике 10 — 11 класс с решением и ответами

Задачи повышенной сложности по математике 10 — 11 класс с решением и ответами.

Задача 1.

Найдите все простые числа p и q такие, что p + q = (p – q)³.

Решение:

Ответ: p = 5, q = 3.
Пусть p – q = n, тогда p + q = n³.

Отсюда .

Среди трех последовательных целых чисел одно делится на 3, поэтому q делится на 3. Среди простых чисел только 3 делится на 3. Значит, q = 3. Это значение q получается при n = 2.

Задача 2.

Приведенный квадратный трехчлен f(x) имеет 2 различных корня.
Может ли так оказаться, что уравнение f(f(x)) = 0 имеет 3 различных корня, а уравнение f(f(f(x))) = 0 — 7 различных корней?

Решение:

Ответ: Нет.
Из условия следует, что f(x) = (x – a)(x – b), где a ≠ b.
Пусть искомый многочлен f(x) существует.
Тогда, очевидно f(f(x)) = (x – t ₁ )²(x – t ₂ )(x – t ₃ ).
Заметим, что t ₁ , t ₂ , t ₃ — корни уравнений f(x) = a и f(x) = b, при этом корни этих уравнений не совпадают, поэтому можно считать, что уравнение f(x) = a имеет один корень x = t ₁ .
Рассмотрим уравнение f(f(f(x))) = 0. Его решения, очевидно, являются решениями уравнений f(f(x)) = a и f(f(x)) = b. Но уравнение f(f(x)) = a равносильно уравнению f(x) = t ₁ и имеет не более двух корней, а уравнение f(f(x)) = b — не более четырех корней (как уравнение четвертой степени).
То есть уравнение f(f(f(x))) = 0 имеет не более 6 корней.

Задача 3.

Пусть AD — биссектриса треугольника ABC, и прямая l касается окружностей, описанных около треугольников ADB и ADC в точках M и N соответственно.
Докажите, что окружность, проходящая через середины отрезков BD, DC и MN, касается прямой l.

Решение:

Решение 1.
Обозначим центры окружностей, описанных около треугольников ADB и ADC через O ₁ и O ₂ , а середины отрезков BD, DC, MN, DO ₂ и O ₁ O ₂ — через A ₁ , A ₂ , K, E и O соответственно (см. рис.). Пусть ∠ BAD = ∠ CAD = α . Тогда ∠ A ₁ O ₁ D = ∠ A ₂ O ₂ D = α (так как половина центрального угла равна вписанному, опирающемуся на ту же дугу). Отрезок OK — средняя линия трапеции (или прямоугольника) O ₁ MNO ₂ , следовательно, OK ⊥ l, и . Заметим, что точки E, O и A ₂ лежат на одной прямой, так как ∠ OEO ₂ + ∠ O ₂ EA ₂ = ∠ O ₁ DO ₂ + ∠ O ₂ EA ₂ = ∠ O ₁ AO ₂ + (180° – ∠ DO ₂ C) = 2 α + (180° – 2 α ) = 180°, т.е. OK = OE + EA ₂ = OA ₂ . Аналогично доказывается, что OA ₁ = OK. Значит, точки A ₁ , A ₂ и K лежат на окружности с центром O, а так как OK ⊥ l, то эта окружность касается прямой l.

Случай, когда вместо прямой l рассматривает-ся прямая l ₁ , разбирается аналогично.

Решение 2.
Пусть радиусы окружностей, описанных около треугольников ADB и ADC равны R ₁ и R ₂ . Если эти радиусы различны, то прямая l пересекает линию центров O ₁ O ₂ в точке O (см. рис.). Пусть OD пересекает окружности в точках B′ и C′, и OA пересекает ω в точке A′. При гомотетии H с центром O и коэффициентом точки C′, D и A переходят в точки D, B′ и A′ соответственно, следовательно, ∠ DAC′ = ∠ B′A′D. С другой стороны, ∠ B′A′D = ∠ B′AD, поэтому ∠ B′AD = ∠ C′AD. А это означает, что точки B′ и C′ совпадают с точками B и C, так как в противном случае один из углов BAD и CAD был бы меньше α , а другой — больше α ( α = ∠ B′AD = ∠ C′AD).

Рассмотрим гомотетию H ₁ с центром O, переводящую ω ₂ в окружность ω , проходящую через точку E — середину отрезка MN. Из того, что l проходит через точку O и ω ₂ касается l, следует, что ω касается l в точке E. Кроме того, из гомотетичности треугольников ONC и OMD (гомотетия H) следует, что NC || MD. Кроме того, H ₁ (C) = C ₁ , где EC ₁ || NC. Поэтому EC ₁ — средняя линия трапеции CNMD, т.е. гомотетия H ₁ переводит точку C в середину DC. Аналогично, она переводит D в середину отрезка BD. Значит, ω проходит через середины отрезков BD и DC.

Если же R ₁ = R ₂ , то вместо гомотетии следует рассмотреть параллельный перенос на вектор .

Решение 3.
Пусть R ₁ ≠ R ₂ . Проведем перпендикуляр SO к плоскости π , содержащей окружности ω ₁ и ω ₂ (см. обозначения в предыдущем решении). Нетрудно понять, что пересечение (наклонного) конуса с вершиной S и основанием ω ₁ и прямого кругового цилиндра с основанием ω ₂ является окружность, равная ω ₂ и лежащая в плоскости π ₁ || π . Глядя на рис., заключаем, что ортогональной проекцией на плоскость π пересечения конуса и плоскости, равноудаленной от π и π ₁ является окружность, проходящая через середины отрезков BD, DC и MN и касающаяся прямой MN.

В случае R ₁ = R ₂ вместо конуса следует рассмотреть (наклонный) цилиндр с основанием ω ₁ .

Задача 4.

Дана последовательность x _k такая, что x ₁ = 1, x _{n + 1} = n sin x _n + 1.
Докажите, что последовательность непериодична.

Решение:

Предположим, что она периодична и длина периода равна T, тогда x _{m + T} = x _m и x _{m + T + 1} = x _{m + 1} при m ≥ m .
Если при некотором m ≥ m sin x _m ≠ 0, то x _{m + T + 1} = (m + T) sin x _{m + T} + 1 = (m + T) sin x _m + 1 ≠ m sin x _m + 1 = x _{m + 1} .
А если sin x _m = 0, то x _{m + 1} = 1, и sin x _{m + 1} = sin 1 ≠ 0, так что предыдущее рассуждение применимо к x _{m + 1} .
Таким образом получаем противоречие.

Задача 5.

Докажите, что если у тетраэдра два отрезка, идущие из вершин некоторого ребра, в центры вписанных окружностей противолежащих граней, пересекаются, то отрезки, выпущенные из вершин скрещивающегося с ним ребра в центры вписанных окружностей двух других граней, также пересекаются.

Решение:

Пусть A ₁ — центр вписанной окружности ∆ SBC, B ₁ — центр вписанной окружности ∆ SAC, AA ₁ пересекается с A, A ₁ , B ₁ , B лежат в одной плоскости, значит прямые AB ₁ и BA ₁ пересекаются на ребре SC. Пусть точка пересечения этих прямых — p. Так как Ap и Bp — биссектрисы углов A и B, то . Но тогда AC • BS = BC • AS, отсюда , следовательно биссектрисы углов S в ∆ ASB и C в ∆ ACB пересекаются на ребре AB, т.е. точки S, C и центры вписанных окружностей ∆ ASB и ∆ ACB лежат в одной плоскости. Отсюда следует, что отрезки, соединяющие вершины S и C с центрами вписанных окружностей противолежащих граней, пересекаются.

Задача 6.

На плоскости дано бесконечное множество точек S, при этом в любом квадрате 1 × 1 лежит конечное число точек из множества S. Докажите, что найдутся две разные точки A и B из S такие, что для любой другой точки X из S выполняется: |XA|,\;|XB| ≥ 0,999|AB|.

Решение:

Докажем утверждение задачи от противного.
Можно предположить, что для любых двух разных точек A и B из S найдется отличная от них точка X из S такая, что либо XA 1 длины l и будем брать отрезки I ₂ , I ₃ , …так, что I _{k + 1} пересекается с I _k и |I _{k + 1} | k |.
Все эти отрезки имеют концы в S. Ломаная не короче отрезка, соединяющего ее концы, поэтому расстояние от любого конца I _k до любого конца I ₁ не превосходит

Следовательно, в квадрате 2000l × 2000l с центром в любом из концов I ₁ лежит бесконечное число точек S.
Но из условия следует конечность их числа в любом квадрате.

Полученное противоречие завершает доказательство.

Задача 7.

Докажите, что в любом множестве, состоящем из 117 попарно различных трехзначных чисел, можно выбрать 4 попарно непересекающихся подмножества, суммы чисел в которых равны.

Решение:

Лемма.
Из любых 61 различных трехзначных чисел можно выбрать две непересекающиеся пары чисел, суммы в которых равны.
Доказательство:
Из 61 числа можно образовать пар чисел, сумма чисел в каждой паре лежит между 200 и 2000, следовательно, у каких-то двух пар суммы совпадают.
Пары, для которых совпадают суммы, очевидно, не могут пересекаться, ибо если x + y = x + z, то y = z и пары совпадают.
Лемма доказана.
Выберем пару пар чисел с равными суммами 15 раз (каждый раз будем исключать из рассматриваемого набора 4 взятых числа, перед последующим выбором чисел останется как раз 61 число).
Если не все 15 сумм были различны, то мы нашли 4 искомых множества — это 4 пары чисел, у которых совпадают суммы.
Если все 15 сумм различны, то составим два множества пар N ₁ и N ₂ таким образом: из двух пар с равными суммами первую включим в N ₁ , вторую — в N ₂ . Рассмотрим первое множество пар. У него есть 2 15 подмножеств.
Сумма всех чисел во всех парах любого подмножества не превосходит 30,000 тысяч (чисел не больше 30, каждое меньше тысячи).
Но 2 15 > 30\,000, следовательно, есть два подмножества, для которых суммы чисел, входящих во все их пары совпадают.
Выбросив из этих подмножеств их пересечение, получим непересекающиеся подмножества M ₁ и M ₂ с тем же условием.
Теперь в N ₂ возьмем подмножества пар, соответствовавших парам из множеств M ₁ и M ₂ — M ₃ и M ₄ .
Множества чисел, входящих в пары M ₁ , M ₂ , M ₃ , M ₄ — искомые.
Комментарий: Из аналогичных соображений выбирая не только пары, но также тройки и четверки, можно показать, что четыре непересекающиеся подмножества с равными суммами можно выбрать среди любых 97 трехзначных чисел.

Олимпиадные задания по математике 11 класс Варианты заданий с решением: 1 вариант | 2 вариант | 3 вариант

Олимпиадные задания по математике для учащихся 1-11 классов с решением и ответами:

Источник

55 математических загадок, для решения которых нужна логика и воображение

Математические задачки на сообразительность (с ответами)

Думаете, математические загадки на счет и логику — это только для школьников? Как бы не так! Взрослым также полезно тряхнуть стариной и немного размять мозги при помощи не очень сложных, но интересных и не всегда стандартных загадок на счет.

Готовы проверить себя при помощи 55 вопросов? Если да, то пролистывайте ниже, начинаем решать задачки!

Вопросы всегда будут сопровождаться ответом, который вы увидите ниже. Но только не подглядывать!

1. Какое число получится, если перемножить все цифры на цифровой клавиатуре телефона?

Ответ:

Ноль, потому что любое число, умноженное на 0, всегда будет равно нулю.

2. Где можно прибавить 2 к 11 и получить 1?

Ответ:

3. Утка получила 9 долларов, паук — 36 долларов, пчела — 27 долларов. Основываясь на этой информации, сколько денег дадут кошке?

Ответ:

18 долларов (4,50 доллара за лапу).

4. Когда Джошу было 8 лет, его брат был вдвое моложе его. Теперь, когда Джошу 14 лет, сколько лет его брату?

Ответ:

Его брату 10 лет. Половина от 8 равна 4, поэтому брат Джоша на 4 года младше. Когда Джошу 14, его брат все еще на 4 года моложе, так что ему 10.

Raghav Modi / unsplash.com

5. Когда отцу был 31, мне 8. Сейчас он в два раза старше меня. Сколько мне лет?

Ответ:

Разница в возрасте 23 года, поэтому сыну должно быть 23 года, если отец был в два раза старше.

6. Сколько сторон у круга?

Ответ:
Две — внутри и снаружи.

7. Что тяжелее — килограмм железа или килограмм пуха?

Ответ:

Вес их одинаковый.

8. Какая цифра чаще всего встречается между числами от 1 до 1000 включительно?

Подсказка: ищите закономерность!

Ответ:

Самая распространенная цифра — 1! Вы поняли, почему? Каждое число от 1 до 9 встречается ровно одинаковое количество раз в каждых десяти числах. Но поскольку было включено число 1000, цифра 1 появляется в числовом ряде на один раз больше.

Итак, всего цифра 1 встречается 301 раз, в то время как все остальные числа встречаются в ряде по 300 раз.

9. Сколько кирпичей нужно, чтобы построить здание из кирпича?

Ответ:

Только один — «последний».

10. Бита и мяч стоят 1 доллар 10 центов. Бита стоит на один доллар дороже, чем мяч. Сколько стоит мяч?

Ответ:

Если бы мяч действительно стоил 10 центов, то бита, которая дороже его на 1 доллар, стоила бы 1 доллар + 10 центов. Это противоречит условиям задачи. Давайте разберем решение. Допустим, цена мяча — X. Бита стоит на 1 доллар больше — Х + 1. Получаем такое уравнение: Х + (Х + 1) = 1,1, потому что вместе бита и мяч стоят 1,1 доллара. Решаем уравнение:

Значит, мяч стоит 5 центов, а бита — 1,05 доллара.

11. Сможете ли вы расставить четыре девятки так, чтобы получилось 100?

Ответ:

12. Когда Джону было шесть лет, он забил гвоздь в свое любимое дерево, чтобы отметить свой рост. Десять лет спустя, в возрасте шестнадцати лет, Джон вернулся, чтобы посмотреть, насколько выше был гвоздь. Если бы дерево каждый год росло на пять сантиметров, насколько выше был бы гвоздь?

Ответ:

Гвоздь будет на той же высоте, так как деревья растут с верхушки.

13. Когда Митчу было 6 лет, его младшей сестре Лайле исполнилось полгода. Если Митчу сегодня 40 лет, то сколько лет Лайле?

Ответ:

Michal Matlon / unsplash.com

14. Вам даны 3 положительных числа. Вы можете сложить эти числа и умножить их вместе. Результат, который вы получите, будет одинаковым в обоих случаях. Какие числа?

Ответ:

1+2+3=6
1*2*3=6
И сложение, и умножение дают один и тот же результат.

15. Позавчера мне было 21, а в следующем году будет 24. Какого дня у меня день рождения?

Ответ:

Если нынешний день 1 января, то день рождения у тебя 31 декабря. Позавчера (30 декабря) тебе было еще 21 год, вчера (31 декабря) исполнилось 22 года, в нынешнем году исполнится 23 года, а в следующем году — 24 года.

16. Прибавь меня к себе и умножь на 4. Раздели меня на 8, и ты снова получишь меня. Какое я число?

Ответ:

17. Как футбольный фанат узнал перед игрой, что счет будет 0:0?

Ответ:

Перед игрой счет всегда 0:0.

18. Если умножить это число на любое другое число, ответ всегда будет один и тот же. Какое это число?

Ответ:

19. Какое следующее число в ряду? 7645, 5764, 4576, …

Ответ:

6 457, потому что последняя цифра перемещается вперед, чтобы получить следующее число в ряду.

20. Что можно поставить между 7 и 8 так, чтобы результат был больше семерки, но меньше восьмерки?

Ответ:

Это 7,8. Оно больше 7, но меньше 8.

21. Если два — компания, а три — толпа, то что такое четыре и пять?

Ответ:

22. Больше часа, меньше минуты

Ответ:

Aron Visuals / unsplash.com

23. Старая бабушка Адамс оставила половину своих денег внучке и половину этой суммы внуку. Она оставила шестую часть своему брату, а остаток, 1000 долларов, приюту для собак. Сколько всего она оставила?

Ответ:

Хитрость заключается в том, чтобы сосредоточиться не на гипотетических суммах, а на дробях: сложение половины, четверти и одной шестой говорит нам, что сумма составляет долю двенадцати (2+4+6=12). Вы также можете представить это как 6/12, 3/12, 2/12, что равняется 11/12. Если остаток составляет 1000 долларов, это должна быть одна двенадцатая, поэтому общая сумма составляет 12 000 долларов.

24. Вы знаете, что 2 + 2 равно 2×2. Теперь найдите набор из трех различных целых чисел, сумма которых равна их сумме при умножении

Ответ:

Три различных целых числа, сумма которых при умножении равна их сумме, это 1, 2 и 3.

25. Какое число уменьшится на 12 единиц, если его записать и перевернуть лист вверх тормашками?

Ответ:

Ответ 86. Если лист с этим числом перевернуть, то получится 98, что на 12 больше, чем 86.

26. Если бы сейчас было на два часа позже, то до полуночи оставалось бы в два раза меньше времени, чем если бы сейчас было на час позже. Сколько сейчас времени?

Ответ:

27. Женщина идет по улице ночью в постоянном темпе. Когда она проходит мимо уличного фонаря, она замечает, что ее тень становится длиннее. Движется ли верхняя часть ее тени быстрее, медленнее или одинаково, когда тень длиннее, чем когда она короче?

Ответ:

Эта точка сохраняет постоянную скорость, не зависящую от длины тени.

28. У строителя 8 кирпичей. Семь из них весят одинаково, а один немного тяжелее. Как ему, используя весы, найти более тяжелый кирпич за два взвешивания?

Ответ:

Разделим кирпичи на 2 группы: первая группа — 6 кирпичей, вторая группа — 2 кирпича. На каждую чашу весов кладем по 3 кирпича из первой группы. Возможны два варианта после взвешивания:

Перевесит одна из чаш весов.
Весы сохранят равновесие.
В первом случае кладем на каждую чашу весов по одному кирпичу из более тяжелой группы. Если весы сохранят равновесие, то бракованный — третий кирпич из этой группы, если одна из чаш перевесит — бракованный кирпич находится на этой чаше.

Во втором случае кладем на каждую чашу весов по одному кирпичу из второй группы. Перевесит чаша, на которой находится бракованный кирпич.

29. Два мальчика играли в шашки 2 часа. Сколько времени играл каждый мальчик?

Ответ:

30. Мужчина умирает от старости в свой 25-й день рождения. Как это возможно?

Ответ:

Он родился 29 февраля.

JD Mason / unsplash.com

31. Если вы находитесь в 80 сантиметрах от двери и с каждым шагом продвигаетесь на половину расстояния до двери, сколько ходов потребуется, чтобы добраться до двери?

Ответ:

Вы никогда не дойдете до двери, потому что она всегда будет отстоять на половину расстояния, каким бы малым оно ни было.

32. Если на каждый цветок сядет по одной пчеле, то одна пчела останется без цветка, а если на каждый цветок сядет по 2 пчелы, то один цветок останется без пчелы. Сколько цветков и пчел?

Ответ:

4 пчелы и 3 цветка.

33. Если вы идете в кино и берете с собой друзей, дешевле будет сводить одного друга в кино дважды или двух друзей в кино одновременно?

Ответ:

Дешевле взять двух друзей одновременно.

34. В каком месяце 28 дней?

Ответ:

35. Какое число увеличивается и не уменьшается?

Ответ:

36. У вас 4 яблока, вы убираете 3, сколько у вас останется?

Ответ:

37. Если вы покупаете петуха для несения яиц и рассчитываете получать по три яйца каждый день на завтрак, сколько яиц у вас будет через три недели?

Ответ:

Нисколько, потому что петухи не несут яиц.

榮達 陳 / unsplash.com

38. Мельник пошел на мельницу и увидел в каждом углу по 3 кошки. Сколько ног на мельнице?

Ответ:

39. 6 человек построили сарай за 9 часов. За какое время построят этот же сарай 12 строителей?

Ответ:

Ни за сколько, потому что он уже построен.

40. У фермера 17 овец, и все, кроме 9, умирают. Сколько осталось?

Ответ:

41. Поезд длиной 300 метров движется со скоростью 300 метров в минуту и ​​должен пройти через тоннель длиной в 300 метров. За какое время поезд проедет тоннель?

Ответ:

Две минуты, потому что передней части поезда требуется одна минута, а остальной части поезда потребуется две минуты, чтобы пройти весь тоннель.

42. Я добавляю пять к девяти и получаю два. Ответ правильный, но как?

Ответ:

Когда будет 9 часов вечера, прибавьте к этому 5 часов, и вы получите 2 часа дня.

43. В странном маленьком городке был странный маленький ручеек со странными маленькими рыбками в странной маленькой стае. Незнакомец подошел к местному рыбаку и спросил, сколько весит его странная рыбка. Странный человечек ответил: «Вся рыба в этом ручье весит ровно ½ килограмм плюс ½ рыбы. Разве это не странно?» Сколько килограмм весит странная маленькая рыбка?

Ответ:

44. Вы положили на стол три спички, а затем попросили друга добавить еще две спички, чтобы получилось восемь. Как он сможет это сделать?

Ответ:

Из двух спичек составьте римскую цифру пять и прибавьте ее к трем, чтобы получилась римская цифра восемь.

45. У девочки столько же братьев, сколько и сестер, только у каждого брата вдвое меньше братьев, чем сестер. Сколько братьев и сестер насчитывает эта семья?

Ответ:

Четыре сестры и три брата.

46. Мужчина в два раза старше своей младшей сестры. Он также вдвое моложе их отца. Через 50 лет возраст сестры станет вдвое меньше возраста их папы. Сколько лет мужчине сейчас?

Ответ:

47. Если семь человек встретятся друг с другом и каждый пожмет друг другу руку только один раз, сколько будет рукопожатий?

Ответ:

48. Три врача сказали, что Билл их брат. Но Билл утверждает, что у него нет братьев. Сколько же в реальности братьев у Билла?

Ответ:

Ни одного. У него три сестры — врачи по профессии.

49. Как вы можете сделать следующее уравнение верным, проведя только одну прямую линию: 5+5+5 =550. Ты можешь в этом разобраться?

Ответ:

Есть два способа сделать это:

Нарисуйте линию на первом знаке плюс, чтобы превратить его в 4.
Замените символ равенства на перечеркнутый символ равенства, что означает «не равно».

50. В парке 8 скамеек. Три покрасили.
Сколько скамеек стало в парке?

Ответ:

51. Яблоко — 60 копеек, банан — 60 копеек, грейпфрут — 60 копеек. Сколько стоит груша?

Ответ:

120 копеек, потому что цена каждого фрукта рассчитывается путем умножения количества гласных на 20.

52. Анна написала все числа от 300 до 400 на листе бумаги. Сколько раз она написала цифру 3?

Ответ:

53. Сколько раз на протяжении суток минутная и часовая стрелки часов образуют прямой угол?

Ответ:

За 1 час часовая стрелка описывает угол 30°, а за 1 мин. − угол 0,5°. Минутная стрелка за 1 мин. описывает угол 6°. Так как 90 : (6 − 0,5) = 16 (4 / 11), минутная и часовая стрелки образуют прямой угол в первый раз через 16 (4 / 11) мин. после того, как обе будут стоять на 12. Так как n × 16 (4/11) = 24 × 60, мы получаем n = 88 (в это число входят углы в 0°, 90°, 180° і 270°, образованные минутной и часовой стрелками).

54. Расставьте скобки и математические знаки так, чтобы равенство было верным: 9999999 = 100

Ответ:

(99-99)* 999 = 10*0 и еще рядом других способов.

Источник