Тема Надежда энергетики
Многочлены на Энергетике
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела надежда энергетики
Решаем задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#87532

Коэффициенты многочлена степени n> 2024

         n      n−1
Pn(x)= anx + an−1x   + ...+ a1x +a0,

взятые в том же порядке (начиная со старшей степени), образуют геометрическую прогрессию со знаменателем q  (q ⁄= 0,±1 ).  Выясните, может ли Pn(x)  иметь только один корень.

Если может, укажите минимальную степень (из диапазона выше), при которой это возможно, и выразите корень через a
 0  и q  . Если нет, укажите минимально возможное количество корней при любом n> 2024.

Показать ответ и решение

Заметим, что a ⁄= 0
 n  и a ⁄=0,
0  следовательно a = a qn ⁄= 0.
 0   n  Значит, x= 0  не является корнем.

Поймём, что одночлены (начиная со старшего) в многочлене образуют геометрическую прогрессию с знаменателем q
x.  Значит, многочлен может быть представлен как сумма первых n+ 1  члена данной прогрессии. Заметим, что если x= q,  то

        n       n−1                    n     n        n
Pn(q)= anq +an−1q   + ...+a1q+ a0 = an = a◟nq-+anq◝+◜-...+-anq◞
                                           n+1раз

         n             n
Pn(q)= anq (n +1)⁄= 0, т.к. a ⁄= 0,q ⁄=0

Значит, x= q  не корень. Поэтому дальше будем считать x ⁄=q  и запишем следующее

                                  anxn((q)n+1− 1)
Pn(x)= anxn +an−1xn−1+ ...+ a1x+ a0 =------xq--------
                                       x − 1

Выразим корни с учётом x⁄= 0  и an ⁄= 0

anxn((q)n+1 − 1)
-----qx--------=0
     x − 1

 ( )
( q n+1− 1= 0
  x

xn+1 = qn+1

Если n+ 1  нечётно, тогда x =q,  чего быть не может, а если n+ 1  чётно, тогда x= ±q,  а в силу ограничений получаем x= −q.  Это и будет единственным корнем.

Теперь найдём минимальное n.  Из условий n > 2024  и n+ 1  чётно получаем, что n= 2025  подходит.

Ответ:

может при n   = 2025
 min  , корень равен − q

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 2#71016

В уравнении

 2022   2021    2020
x   − 2x    − 3x  − ...− 2022x− 2023 =0

можно как угодно переставлять коэффициенты при всех степенях x  , кроме самой старшей. Можно ли такой перестановкой добиться, чтобы уравнение имело хотя бы два положительных корня?

Источники: Надежда энергетики-2023, 11.3 (см. www.energy-hope.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Давайте подумаем, какой в этой задаче может быть ответ: если ответ да, то необходимо предъявить пример. Не очень хочется подбирать коэффициенты и искать корни. Давайте попробуем доказать, что, как бы мы не меняли коэффициенты местами, положительных корней будет не больше 1. На что вас наводит последнее предложение?

Подсказка 2

На монотонность! Вспомните, если функция строго монотонна, то она имеет не более 1 корня. Давайте попробуем найти здесь что-то похожее. Пускай (a₂, a₃, ..., a₂₀₂₃)- произвольная перестановка чисел (2, 3, ..., 2023). Тогда наш многочлен имеет вид: x²⁰²²-a₂x²⁰²¹-...-a₂₀₂₃=0. Нам мешаются минусы, может, перенести их в правую часть?

Подсказка 3

x²⁰²²=a₂x²⁰²¹+...+a₂₀₂₃. Теперь справа у нас монотонная функция, при x>0. Но слева у нас также монотонная функция, поэтому сразу завершить решение не получится. Что можно сделать, чтобы слева у нас стояла константа?

Подсказка 4

Можно поделить обе части на x²⁰²² (т.к. нас интересуют положительные корни, мы можем это сделать). Тогда: 1=a₂/x+a₃/x²+...+a₂₀₂₃/x²⁰²². Что мы можем сказать про функцию, стоящую справа?

Подсказка 5

Она строго убывает. Действительно, при увеличении x знаменатель каждой дроби увеличится, а значит, сами они уменьшатся. ⇒ Справа функция монотонно убывает, а слева константа, равная 1 ⇒ она пересекает ее не более чем в 1 точке. Победа!

Показать ответ и решение

Докажем, что это невозможно.

От исходного уравнения перейдем к уравнению, в котором коэффициенты многочлена образуют произвольную перестановку (a2,a3,...,a2023) из чисел {2,3,...,2023}:

2022    2021    2020
x   − a2x  − a3x    − ...− a2022x− a2023 = 0

Заметим, что x= 0  не является корнем уравнения, т.к. при его подстановке в уравнение получим:

− a2023 =0,

что неверно.

Перенесём все отрицательные члены направо, а затем поделим уравнение на x2022  (при условии x⁄= 0  ):

x2022 = a2x2021+a3x2020+ ...+ a2022x +a2023

1= a2+ a32 + ...+ a22020221 + a22002322
   x   x       x     x

В правой части уравнения получили строго монотонно убывающую на положительной полуоси функцию:

f(x)= 20∑22ak+1
      k=1 xk

Доказательство строгой монотонности: пусть x1 > 0,x2 > 0,x1 <x2.  Тогда для любого k ∈{1,2,...,2022} выполнено:

ak+k1< ak+k1⇒  f(x2)< f(x1)
 x2    x1

Строгое монотонное убывание f(x)  на положительной полуоси означает, что она пересекает горизонтальную прямую y = 1  в единственной точке, которая и будет единственным положительным корнем исходного уравнения.

Ответ: нет
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!