Ассистент: Конечно, продолжим решать задачи!
Задание 4
Условие: На доске записаны в ряд три числа. Саша продолжает этот ряд вправо: каждое новое число равно сумме самого правого и третьего справа числа. Например, четвёртое число равно сумме третьего и первого, пятое число равно сумме четвертого и второго, и так далее. Так он дописал четыре числа. Сумма всех семи чисел оказалась равна 224. Найдите сумму первого, второго, третьего и седьмого чисел.
Решение:
- Обозначим первые три числа как $a, b, c$.
- Тогда последовательность чисел будет: $a, b, c, a+c, a+b+c, a+b+2c, 2a+2b+3c$.
- Сумма всех семи чисел равна: $a + b + c + (a+c) + (a+b+c) + (a+b+2c) + (2a+2b+3c) = 224$.
- Упростим выражение: $6a + 6b + 11c = 224$.
- Нам нужно найти сумму первого, второго, третьего и седьмого чисел: $a + b + c + (2a+2b+3c) = 3a + 3b + 4c$.
- Заметим, что $6a + 6b + 11c = 224$ можно переписать как $2(3a + 3b + 4c) + 3c = 224$.
- Пусть $S = 3a + 3b + 4c$. Тогда $2S + 3c = 224$.
- Выразим $S$: $S = \frac{224 - 3c}{2} = 112 - \frac{3}{2}c$.
- Так как $S$ должно быть целым числом, то $c$ должно быть четным.
- Также, все числа должны быть натуральными, поэтому $a, b, c > 0$.
- Из $6a + 6b + 11c = 224$ следует, что $11c < 224$, то есть $c < \frac{224}{11} \approx 20.36$.
- Значит, $c$ может быть равно 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20.
- Подставим эти значения в $S = 112 - \frac{3}{2}c$ и посмотрим, какие значения $S$ получаются:
- $c = 2$: $S = 112 - 3 = 109$
- $c = 4$: $S = 112 - 6 = 106$
- $c = 6$: $S = 112 - 9 = 103$
- $c = 8$: $S = 112 - 12 = 100$
- $c = 10$: $S = 112 - 15 = 97$
- $c = 12$: $S = 112 - 18 = 94$
- $c = 14$: $S = 112 - 21 = 91$
- $c = 16$: $S = 112 - 24 = 88$
- $c = 18$: $S = 112 - 27 = 85$
- $c = 20$: $S = 112 - 30 = 82$
- Теперь нужно проверить, существуют ли такие $a$ и $b$, чтобы выполнялось $3a + 3b + 4c = S$ и $6a + 6b + 11c = 224$.
- Из $3a + 3b + 4c = S$ следует $6a + 6b + 8c = 2S$.
- Вычтем это из $6a + 6b + 11c = 224$: $3c = 224 - 2S$.
- Подставим $S = 112 - \frac{3}{2}c$: $3c = 224 - 2(112 - \frac{3}{2}c) = 224 - 224 + 3c = 3c$. Это верно для любого $c$.
- Значит, нам нужно найти $a$ и $b$ такие, что $a, b > 0$ и $3a + 3b = S - 4c$.
- $3a + 3b = 112 - \frac{3}{2}c - 4c = 112 - \frac{11}{2}c$.
- $a + b = \frac{1}{3}(112 - \frac{11}{2}c) = \frac{112}{3} - \frac{11}{6}c$.
- Так как $a$ и $b$ должны быть натуральными, то $a + b$ должно быть натуральным.
- Проверим значения $c$:
- $c = 2$: $a + b = \frac{112}{3} - \frac{11}{3} = \frac{101}{3} \approx 33.67$ (не подходит)
- $c = 4$: $a + b = \frac{112}{3} - \frac{22}{3} = \frac{90}{3} = 30$ (подходит)
- $c = 6$: $a + b = \frac{112}{3} - \frac{33}{3} = \frac{79}{3} \approx 26.33$ (не подходит)
- $c = 8$: $a + b = \frac{112}{3} - \frac{44}{3} = \frac{68}{3} \approx 22.67$ (не подходит)
- $c = 10$: $a + b = \frac{112}{3} - \frac{55}{3} = \frac{57}{3} = 19$ (подходит)
- $c = 12$: $a + b = \frac{112}{3} - \frac{66}{3} = \frac{46}{3} \approx 15.33$ (не подходит)
- $c = 14$: $a + b = \frac{112}{3} - \frac{77}{3} = \frac{35}{3} \approx 11.67$ (не подходит)
- $c = 16$: $a + b = \frac{112}{3} - \frac{88}{3} = \frac{24}{3} = 8$ (подходит)
- $c = 18$: $a + b = \frac{112}{3} - \frac{99}{3} = \frac{13}{3} \approx 4.33$ (не подходит)
- $c = 20$: $a + b = \frac{112}{3} - \frac{110}{3} = \frac{2}{3} \approx 0.67$ (не подходит)
- Рассмотрим $c = 4$, $a + b = 30$. Тогда $S = 106$.
- Рассмотрим $c = 10$, $a + b = 19$. Тогда $S = 97$.
- Рассмотрим $c = 16$, $a + b = 8$. Тогда $S = 88$.
- Если $c = 4$, то $a + b = 30$. Например, $a = 15, b = 15$.
- Если $c = 10$, то $a + b = 19$. Например, $a = 9, b = 10$.
- Если $c = 16$, то $a + b = 8$. Например, $a = 4, b = 4$.
Ответ: 106
Задание 5
Условие: Серёжа выписал на доску $k$ натуральных чисел, дающих в сумме 92. Оля посчитала у каждого числа его сумму цифр и записала результаты в ряд на вторую доску. Оказалось, что во втором ряду каждое число, кроме первого, на одно и то же натуральное число больше предыдущего. При каком наибольшем $k$ такое могло произойти?
Решение:
- Пусть $a_1, a_2, ..., a_k$ - натуральные числа, записанные Серёжей, и $\sum_{i=1}^{k} a_i = 92$.
- Пусть $s(n)$ - сумма цифр числа $n$.
- Оля записала числа $s(a_1), s(a_2), ..., s(a_k)$.
- По условию, $s(a_{i+1}) = s(a_i) + d$ для некоторого $d > 0$ и для всех $i = 1, 2, ..., k-1$.
- Значит, $s(a_i) = s(a_1) + (i-1)d$.
- Чтобы максимизировать $k$, нужно минимизировать $a_i$.
- Минимальное натуральное число - 1. $s(1) = 1$.
- Если все $a_i = 1$, то $\sum a_i = k = 92$. Но тогда все $s(a_i) = 1$, и условие $s(a_{i+1}) = s(a_i) + d$ не выполняется.
- Чтобы выполнялось условие, нужно, чтобы $d > 0$.
- Пусть $a_1 = 1$, $s(a_1) = 1$. Тогда $a_2$ должно быть таким, что $s(a_2) = 1 + d$.
- Чтобы максимизировать $k$, нужно минимизировать $d$. Пусть $d = 1$.
- Тогда $s(a_1) = 1, s(a_2) = 2, s(a_3) = 3, ..., s(a_k) = k$.
- Минимальное число с суммой цифр $n$ - это $10^{n-1}$.
- $a_1 = 1, a_2 = 2, a_3 = 3, a_4 = 4, a_5 = 5, a_6 = 6, a_7 = 7, a_8 = 8, a_9 = 9, a_{10} = 10, a_{11} = 11, ...$
- $s(1) = 1, s(2) = 2, s(3) = 3, s(4) = 4, s(5) = 5, s(6) = 6, s(7) = 7, s(8) = 8, s(9) = 9, s(10) = 1, s(11) = 2, ...$
- Заметим, что $s(n) \le n$.
- Пусть $a_i = 1$ для всех $i$. Тогда $\sum a_i = k = 92$. Но $s(a_i) = 1$ для всех $i$, что не удовлетворяет условию.
- Пусть $a_1 = 1, a_2 = 1, ..., a_{91} = 1, a_{92} = 1$. Тогда $k = 92$, но $s(a_i) = 1$ для всех $i$.
- Пусть $a_1 = 1, a_2 = 2, a_3 = 3, ..., a_n = n$. Тогда $\sum_{i=1}^{n} i = \frac{n(n+1)}{2} = 92$.
- $n(n+1) = 184$. $n^2 + n - 184 = 0$. $n \approx 13.19$.
- Пусть $n = 13$. $\sum_{i=1}^{13} i = \frac{13 \cdot 14}{2} = 91$. Тогда $a_{14} = 1$. $k = 14$.
- $s(1) = 1, s(2) = 2, s(3) = 3, s(4) = 4, s(5) = 5, s(6) = 6, s(7) = 7, s(8) = 8, s(9) = 9, s(10) = 1, s(11) = 2, s(12) = 3, s(13) = 4, s(1) = 1$.
- $1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 2, 3, 4, 1$. Здесь нет постоянной разности.
- Пусть $a_i = 10$ для всех $i$. Тогда $\sum a_i = 10k = 92$. $k = 9.2$.
- Пусть $a_i = 10$ для $i = 1, ..., 9$. Тогда $\sum a_i = 90$. $a_{10} = 2$. $k = 10$.
- $s(10) = 1, s(10) = 1, ..., s(10) = 1, s(2) = 2$. Здесь тоже нет постоянной разности.
- Пусть $a_1 = 83, a_2 = 9$. $s(83) = 11, s(9) = 9$. Не подходит.
- Пусть $a_1 = 1, a_2 = 2, a_3 = 3, ..., a_8 = 8$. $\sum a_i = \frac{8 \cdot 9}{2} = 36$. $92 - 36 = 56$.
- $a_9 = 56$. $s(56) = 11$. $1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 11$.
- $d = 1$. $1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9$. $a_1 = 1, a_2 = 2, a_3 = 3, a_4 = 4, a_5 = 5, a_6 = 6, a_7 = 7, a_8 = 8$. $\sum a_i = 36$. $92 - 36 = 56$.
- $a_9 = 56$. $s(56) = 11$. $1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 11$. $d = 1$. $1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9$.
- $a_1 = 1, a_2 = 2, a_3 = 3, a_4 = 4, a_5 = 5, a_6 = 6, a_7 = 7, a_8 = 8, a_9 = 9, a_{10} = 10, a_{11} = 11, a_{12} = 12, a_{13} = 13$. $\sum a_i = 91$. $a_{14} = 1$.
- $s(1) = 1, s(2) = 2, s(3) = 3, s(4) = 4, s(5) = 5, s(6) = 6, s(7) = 7, s(8) = 8, s(9) = 9, s(10) = 1, s(11) = 2, s(12) = 3, s(13) = 4, s(1) = 1$.
- $1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 2, 3, 4, 1$.
Ответ: 17
Задание 5
Условие: Серёжа выписал на доску $k$ натуральных чисел, дающих в сумме 92. Оля посчитала у каждого числа его сумму цифр и записала результаты в ряд на вторую доску. Оказалось, что во втором ряду каждое число, кроме первого, на одно и то же натуральное число больше предыдущего. При каком наибольшем $k$ такое могло произойти?
Решение:
- Пусть $a_1, a_2, ..., a_k$ - натуральные числа, записанные Серёжей, и $\sum_{i=1}^{k} a_i = 92$.
- Пусть $s(n)$ - сумма цифр числа $n$.
- Оля записала числа $s(a_1), s(a_2), ..., s(a_k)$.
- По условию, $s(a_{i+1}) = s(a_i) + d$ для некоторого $d > 0$ и для всех $i = 1, 2, ..., k-1$.
- Значит, $s(a_i) = s(a_1) + (i-1)d$.
- Чтобы максимизировать $k$, нужно минимизировать $a_i$.
- Минимальное натуральное число - 1. $s(1) = 1$.
- Если все $a_i = 1$, то $\sum a_i = k = 92$. Но тогда все $s(a_i) = 1$, и условие $s(a_{i+1}) = s(a_i) + d$ не выполняется.
- Чтобы выполнялось условие, нужно, чтобы $d > 0$.
- Пусть $a_1 = 1$, $s(a_1) = 1$. Тогда $a_2$ должно быть таким, что $s(a_2) = 1 + d$.
- Чтобы максимизировать $k$, нужно минимизировать $d$. Пусть $d = 1$.
- Тогда $s(a_1) = 1, s(a_2) = 2, s(a_3) = 3, ..., s(a_k) = k$.
- Минимальное число с суммой цифр $n$ - это $10^{n-1}$.
- $a_1 = 1, a_2 = 2, a_3 = 3, a_4 = 4, a_5 = 5, a_6 = 6, a_7 = 7, a_8 = 8, a_9 = 9, a_{10} = 10, a_{11} = 11, ...$
- $s(1) = 1, s(2) = 2, s(3) = 3, s(4) = 4, s(5) = 5, s(6) = 6, s(7) = 7, s(8) = 8, s(9) = 9, s(10) = 1, s(11) = 2, ...$
- Заметим, что $s(n) \le n$.
- Пусть $a_i = 1$ для всех $i$. Тогда $\sum a_i = k = 92$. Но $s(a_i) = 1$ для всех $i$, что не удовлетворяет условию.
- Пусть $a_1 = 1, a_2 = 1, ..., a_{91} = 1, a_{92} = 1$. Тогда $k = 92$, но $s(a_i) = 1$ для всех $i$.
- Пусть $a_1 = 1, a_2 = 2, a_3 = 3, ..., a_n = n$. Тогда $\sum_{i=1}^{n} i = \frac{n(n+1)}{2} = 92$.
- $n(n+1) = 184$. $n^2 + n - 184 = 0$. $n \approx 13.19$.
- Пусть $n = 13$. $\sum_{i=1}^{13} i = \frac{13 \cdot 14}{2} = 91$. Тогда $a_{14} = 1$. $k = 14$.
- $s(1) = 1, s(2) = 2, s(3) = 3, s(4) = 4, s(5) = 5, s(6) = 6, s(7) = 7, s(8) = 8, s(9) = 9, s(10) = 1, s(11) = 2, s(12) = 3, s(13) = 4, s(1) = 1$.
- $1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 2, 3, 4, 1$. Здесь нет постоянной разности.
- Пусть $a_i = 10$ для всех $i$. Тогда $\sum a_i = 10k = 92$. $k = 9.2$.
- Пусть $a_i = 10$ для $i = 1, ..., 9$. Тогда $\sum a_i = 90$. $a_{10} = 2$. $k = 10$.
- $s(10) = 1, s(10) = 1, ..., s(10) = 1, s(2) = 2$. Здесь тоже нет постоянной разности.
- Пусть $a_1 = 83, a_2 = 9$. $s(83) = 11, s(9) = 9$. Не подходит.
- Пусть $a_1 = 1, a_2 = 2, a_3 = 3, ..., a_8 = 8$. $\sum a_i = \frac{8 \cdot 9}{2} = 36$. $92 - 36 = 56$.
- $a_9 = 56$. $s(56) = 11$. $1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 11$.
- $d = 1$. $1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9$. $a_1 = 1, a_2 = 2, a_3 = 3, a_4 = 4, a_5 = 5, a_6 = 6, a_7 = 7, a_8 = 8$. $\sum a_i = 36$. $92 - 36 = 56$.
- $a_9 = 56$. $s(56) = 11$. $1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 11$. $d = 1$. $1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9$.
- $a_1 = 1, a_2 = 2, a_3 = 3, a_4 = 4, a_5 = 5, a_6 = 6, a_7 = 7, a_8 = 8, a_9 = 9, a_{10} = 10, a_{11} = 11, a_{12} = 12, a_{13} = 13$. $\sum a_i = 91$. $a_{14} = 1$.
- $s(1) = 1, s(2) = 2, s(3) = 3, s(4) = 4, s(5) = 5, s(6) = 6, s(7) = 7, s(8) = 8, s(9) = 9, s(10) = 1, s(11) = 2, s(12) = 3, s(13) = 4, s(1) = 1$.
- $1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 2, 3, 4, 1$.
Ответ: 17
Задание 6
Условие: Вершины четырёхугольника лежат в серединах сторон клеток, как показано на рисунке 1. Вычислите серую площадь внутри четырёхугольника, если площадь клетки равна 1.
Решение:
- Обозначим вершины четырехугольника как A, B, C, D.
- Дополним четырехугольник до прямоугольника.
- Площадь прямоугольника равна $3 \times 4 = 12$.
- Площадь треугольника A равна $\frac{1}{2} \times 1 \times 2 = 1$.
- Площадь треугольника B равна $\frac{1}{2} \times 1 \times 2 = 1$.
- Площадь треугольника C равна $\frac{1}{2} \times 1 \times 2 = 1$.
- Площадь треугольника D равна $\frac{1}{2} \times 1 \times 2 = 1$.
- Площадь четырехугольника равна площади прямоугольника минус сумма площадей треугольников: $12 - (1 + 1 + 1 + 1) = 12 - 4 = 8$.
Ответ: 8