Задание 38 из 40Задачи на теорию чисел
Линия №20 · Высокий уровень

Над парами целых чисел проводится операция: из пары получается пара . а) Можно ли из какой-то пары получить пару ? б) Верно ли, что если пара может быть получена из какой-то пары с помощью данной операции, то и пара тоже может быть получена из какой-то пары с помощью данной операции? в) Зададим расстояние между парами целых чисел и выражением . Найдите наименьшее расстояние от пары до пары, полученной из какой-то пары с помощью данной операции.

Источник: Открытый банк заданий ФИПИ · FIPI ID: 2DC181

Объяснение

Как решать это задание

Ключевая идея и подход к задаче

а) Пусть пара (5;5) получена из пары (a;b). Тогда имеем. Формула и подстановка показаны на изображении решения.

Ключевая идея: Выделить инвариант задачи, получить необходимую оценку и подтвердить её явной конструкцией. Ключевой фрагмент условия: «Над парами целых чисел проводится операция: из пары (a;b) получается пар…» (ФИПИ 2DC181)..
Пошаговый разбор

Понятное решение

Подробные вычисления, пояснения и ответ
Пошаговое решение задания 20 ЕГЭ по профильной математике, ФИПИ 2DC181

Текстовый конспект решения

  1. а) Пусть пара (5;5) получена из пары (a;b). Тогда имеем. Формула и подстановка показаны на изображении решения.
  2. Поэтому пару (5;5) можно получить из пары (1;2) за одну операцию.
  3. б) Пусть пара (c;d) получена из некоторой пары (a;b). Тогда
  4. В случае, если предполагается, что эта пара (− d;c) может получиться из некоторой пары целых чисел (m;n), то верна следующая система. Формула и подстановка показаны на изображении решения.
  5. Тогда пара (c;d) получена следующим образом. Формула и подстановка показаны на изображении решения.
  6. При этом пара (−d;c) получена следующим образом. Формула и подстановка показаны на изображении решения.
  7. в) Пусть пара, расстояние до которой нужно минимизировать, получена из пары (m;n). Тогда нужно найти наименьшее из расстояний между парами (9;2) и (3m + n;3n− m ), которые будут иметь вид. Формула и подстановка показаны на изображении решения.
  8. Заметим, что числа 3m + n и 3n − m имеют одну четность. Формула и подстановка показаны на изображении решения.
  9. Числа 3m + n и 3n− m имеют одинаковую чётность, а числа 9 и 2 – разную. Поэтому 9− (3m + n) и 2− (3n − m ) имеют разную чётность, а значит, и модули |9− 3m − n | и |2− 3n + m| имеют разную чётность. Сумма двух чисел разной чётности нечётна, поэтому расстояние между (9;2) и (3m + n;3n − m ) нечётно, то есть не меньше 1.
  10. Предположим, что минимальное расстояние равно 1, тогда
  11. Решим первую систему: { |9− 3m − n|=0 |2− 3n+ m |=1 Из первого уравнения получаем, что |9− 3m − n|= 0 9− 3m − n= 0 n= 9− 3m Тогда |2− 3n +m |= 1 |2 − 3(9− 3m)+ m |= 1 |2− 27+ 9m + m|= 1 |10m − 25|= 1 Заметим, что |10m − 25| делится на 5, а 1 — нет. Значит, первая система уравнений не имеет решений.
  12. Решим первую систему. Формула и подстановка показаны на изображении решения.
  13. Из первого уравнения получаем, что
  14. Тогда
  15. Заметим, что |10m − 25| делится на 5, а 1 — нет. Значит, первая система уравнений не имеет решений.
  16. Решим вторую систему: {|9− 3m − n|=1 |2− 3n+ m |=0 Из второго уравнения получаем, что |2− 3n +m |= 0 2− 3n +m = 0 m = 3n− 2 Тогда |9− 3m − n|= 1 |9− 3(3n − 2)− n|= 1 |9− 9n+ 6− n|= 1 |15− 10n|= 1 Заметим, что |15− 10n| делится на 5, а 1 — нет. Значит, вторая система уравнений тоже не имеет решений.
  17. Решим вторую систему. Формула и подстановка показаны на изображении решения.
  18. Из второго уравнения получаем, что
  19. Тогда
  20. Заметим, что |15− 10n| делится на 5, а 1 — нет. Значит, вторая система уравнений тоже не имеет решений.
  21. Таким образом, расстояние 1 между парами (9;2) и (3m +n;3n− m ) недостижимо.
  22. Для следующего нечётного числа в качестве расстояния есть пример. Если m = 3, n= 1, то (3m + n;3n− m )= (10;0). Тогда расстояние между парой (9;2) и парой (10;0), полученной из пары (3;1), будет равно

Ответ: а) Да, можно б) Да, верно в) 3

Теория

Что нужно знать

Правила и свойства для этого типа задач
  • Инварианты и обратные преобразования
  • Натуральные и целые числа
  • Проверка достижимости ответа для варианта ФИПИ 2DC181
Открыть теорию по математике →
Самопроверка

Типичные ошибки

На что обратить внимание перед ответом
  • Потерять ограничение из условия «Над парами целых чисел проводится операция: из пары (a;b) получается пар…» в варианте ФИПИ 2DC181.
  • Проверить только один из пунктов а), б) и в), не обосновав остальные случаи.
  • Получить численную границу, но не доказать её достижимость или невозможность.
Алгоритм

Как проверить себя

Короткий контрольный список перед ответом
  1. 1Выписать все ограничения для условия «Над парами целых чисел проводится операция: из пары (a;b) получается пар…» (ФИПИ 2DC181).
  2. 2Разделить доказательство на пункты а), б) и в) и проверить крайние случаи.
  3. 3Сопоставить итоговый ответ с исходными ограничениями и изображением решения.
Тренировка

Похожие задания

Ещё задачи линии №20
Навигация

Продолжить подготовку

Банк задач, конструктор и пробный ЕГЭ