МОУ «Цивильская средняя общеобразовательная школа №1 имени М.В.Силантьева» Цивильского района Чувашской Республики Факультативный курс по математике 7 класс Учебно – методическое пособие Цивильск 2009 МОУ «Цивильская средняя общеобразовательная школа №1 имени М.В.Силантьева» Цивильского района Чувашской Республики Рецензент: кандидат физико – математических наук, доцент кафедры естественно – научных дисциплин ГОУ «Чувашский Республиканский институт образования» Ярдухин А.К. Составитель: учитель математики МОУ «Цивильская средняя общеобразовательная школа № 1 имени М.В.Силантьева» Ермеев Валерий Александрович Факультативный курс по математике Учебно – методическое пособие ориентировано на учеников 7 класса и включает следующие разделы: дроби (натуральные, десятичные, периодиче- ские); проценты и текстовые задачи на процентное 7 класс содержание; модуль числа, решение уравнений и систем уравнений, построение графиков функций, содержащих переменную под знаком модуля; Учебно – методическое пособие линейные уравнения (в т.ч. с параметрами и несколькими переменными) и их системы; графическое решение уравнений; делимость чисел, сравнения по модулю; системы счисления; формулы сокращенного умножения; Цивильск 2009 принцип Дирихле; деление многочлена на многочлен. Пояснительная записка Факультативные занятия рассчитаны на 2 ч в неделю, в об- 4) Овладение конкретными математическими знаниями, необходимыми для применения в практической деятельности, для изу- щей сложности – на 68 ч в учебный год. Преподавание факуль- чения смешанных дисциплин, для продолжения образования. татива строится как углублённое изучение вопросов, предусмот- 5) Интеллектуальное развитие учащихся, формирование качеств ренных программой основного курса. Углубление реализуется мышления, характерных для математической деятельности. на базе обучения методам и приемам решения математических Задачи курса: задач, требующих применения высокой логической и операци- 1) Развитие творческих способностей учащихся на основе проб. онной культуры, развивающих научно-теоретическое и алгорит- 2) Воспитание личности, умеющей анализировать, самоанализи- мическое мышление учащихся. Факультативные занятия дают ровать и создавать программу саморазвития. возможность шире и глубже изучать программный материал, 3) Развития мышления учащихся, формирование у них умений задачи повышенной трудности, больше рассматривать теорети- самостоятельно приобретать и применять знания. ческий материал и работать над ликвидацией пробелов знаний 4) Формирование познавательного интереса к математике, раз- учащихся, и внедрять принцип опережения. Регулярно проводи- витие творческих способностей, осознание мотивов учения. мые занятия по расписанию дают возможность разрешить ос- 5) Формирование умений выдвигать гипотезы, строить логиче- новную задачу: как можно полнее развить потенциальные твор- ские умозаключения, пользоваться методами аналогии и идеали- ческие способности каждого ученика, не ограничивая заранее заций. сверху уровень сложности используемого задачного материала, повысить уровень математической подготовки учащихся. Цели данного курса: 1) Повысить интерес к предмету. 2) Эффективная подготовка учащихся 7-х классов к поступлению в гимназические, лицейские классы. 3) Развитие личности, ответственной за осмысление законов математики. 3 4 Содержание курса Учебно - тематический план № Кол-во часов Тема Периодические дроби Перевести обыкновенную дробь в десятичную легко – 1 Периодические дроби 2 надо всего лишь делить уголком. При этом получается либо ко- 2 Дроби 3 нечная десятичная дробь (когда знаменатель несократимой 3 Проценты 3 4 Задачи на концентрацию и процентное содержание обыкновенной дроби не делится ни на какие простые числа, 4 кроме 2 и 5), либо периодическая дробь (чисто периодическая – 5 Модуль числа. Решение линейных уравнений, содержащих неизвестное под знаком модуля 6 6 Линейные уравнения с параметрами 5 Периодическая дробь - это бесконечная десятичная дробь, в 7 Линейные диофантовы уравнения 5 которой с некоторого места, периодически повторяется опреде- 8 Графики функций, содержащих переменную под знаком модуля 4 9 Графическое решение уравнений 3 Двоичная система счисления дической дроби повторяющаяся группа цифр (период) располо- 10 2 11 Делимость целых чисел 6 жена непосредственно после запятой, то такую дробь называют 12 Сравнения. Периодичность остатков при возведении в степень 4 ная дробь имеет предпериод, и называют дробь смешанной пе- 13 Формулы сокращенного умножения 4 риодической. 14 Двузначные и трехзначные числа 3 15 Деление многочлена на многочлен 3 дробей в обыкновенные: 16 Принцип Дирихле 3 Чисто периодическая правильная десятичная дробь, равна обык- 17 Системы линейных уравнений, содержащих неизвестное под знаком модуля 4 новенной дроби, в числителе которой записан период, а знаме- 18 Системы линейных уравнений с параметрами 4 когда знаменатель не делится ни на 2, ни на 5; смешанная периодическая – в остальных случаях). ленная группа цифр. Например, 2,5131313… Обычно такую дробь записывают короче: 2,5(13).Если в перио- чисто периодической; в противном случае говорят, что десятич- Общее правило обращения периодических десятичных натель состоит из стольких девяток, сколько цифр в периоде. Смешанная правильная периодическая десятичная дробь равна обыкновенной дроби, в числителе которой стоит разность между 5 6 числом, образованным цифрами, стоящими после запятой до начала второго периода, и числом, образованным цифрами, стоящими после запятой до начала первого периода; знаменатель состоит из стольких девяток, сколько цифр в периоде, и стольких нулей, сколько цифр стоит до начала первого периода. Например: 0,(142857) = 142857 1 24617 24 24593 ; 0,24(617) = . 999999 7 99900 99900 Задачи для самостоятельного решения 1. Обратите в обыкновенную дробь: а) 0,(2); б) 0,(23); в) 1,(7); г) 3,5(72); д) 12,3(321). 2. Вычислите: 15 1 2 5 17 18 0,1(6) 0, (3) а) 3 : 13 : 2 ; 3 18 36 65 0, (3) 1,1(6) 24 4 15 4 ) : 12, (2)) : 0,07 88 33 ; (13 0,416 ) : 6,05 1,92 ((7 6,35) : 6,5 9,8(9)) е) : 0,125; 1 1 ((1,2 : 36) (1 : 0,25) 1,8(3)) 1 5 4 38 1 8 3 (2 ) : 13 3 0, (26) 1 1 1 1 1 9 65 ж ) 45 15 ( ). 1 1 3 9 27 81 162 (18 13, (7)) 2 85 5 2 Ответы: Ответы: а) 0,5; б) 0,5; в) ; г) 11; д) 1; е)1 ; ж) 9. 6 3 Дроби 1. Упростите выражение: 1 1 1 1 1 1 1 1 ; г) . а) ; б ) ; в) 1 2 2 3 х х 1 х 1 х 1 2. Представьте в виде разности дробей: а) (0,3275 (2 б) 3 1,125 1 0,41(6) 0,8(3) 0,4(6) 4 в) ; 5 0,59 1 6 1 (0, (6) ) : 0,25 3 г) 12,5 0,64; 0,12(3) : 0,0925 5 ( 2,708 (3)) : 2,5 8 д) : 0,5; 110 (1,3 0,7(6) 0,3(6)) 401 7 1 12,8 1 1 1 1 1 1 ; г) ; д) ; б) ; в) ; е) . х( х 1) ( х 2)( х 3) 1 2 3 4 24 35 3. Вычислите: 1 1 1 1 ; 1 2 2 3 3 4 9 10 1 1 1 1 б) ; 1 2 2 3 3 4 99 100 а) 1 1 1 1 ; 2 4 46 68 98 100 1 1 1 1 1 г) ; 2 5 5 8 8 11 11 14 14 17 в) д) 1 1 1 1 1 ; 1 4 4 7 7 10 10 13 13 16 8 е) 1 1 1 1 1 ; 3 7 7 11 11 15 15 19 19 23 1 1 1 1 ; 1 2 2 3 3 4 n(n 1) 1 1 1 1 з) ; 2 7 7 12 12 17 (5m 3)(5m 2) ж) 1 1 1 1 ; 5 11 11 17 17 23 (6k 1)(6k 5) 1 1 1 1 1 1 1 1 к) . 20 30 42 56 72 90 110 132 9 99 5 5 49 5 Ответы: а) ; б) ; в) ; г) ; д) ; е) . 10 100 16 69 200 34 и) Указание. Используйте равенство 1 1 1 . k (k 1) k k 1 4. Докажите, что при любом натуральном n: 1 1 1 1 х( х 3) ( х 3)( х 6) ( х 6)( х 9) ( х 9)( х 12) 1 . ( х 12)( х 15) 6. Найти такую дробь, которая не изменится от прибавления к числителю 30, а к знаменателю 40. 3 Ответ: . 4 г) 7. Что больше: 10001 100001 или ? 10002 100002 8. Что больше: 12345 12346 или ? 54321 54322 Проценты Процентом от любой величины называется одна сотая часть. а) 1 1 1 1 < 1; 1 2 2 3 3 4 (n 1)n Любое число процентов можно выразить десятичной дробью б) 1 1 1 1 1 < . 1 3 3 5 5 7 (2n 1)( 2n 1) 2 знаком %, разделить на 100. 5. Упросите выражение: а) 1 1 ; х( х 1) ( х 1)( х 2) 1 1 1 ; х( х 1) ( х 1)( х 2) ( х 2)( х 3) 2 2 в) ; х( х 2) ( х 2)( х 4) 1 1 1 г) ; х( х 2) ( х 2)( х 4) ( х 4)( х 6) 9 б) или натуральным числом. Для этого нужно число, стоящее перед Пример 1. 47% = 47 300 ;300 % 3. 100 100 Чтобы выразить число в процентах, его надо умножить на 100. Пример 2. 0,47 = (0,47 ∙ 100)% = 47%. Простейшие задачи на проценты: 1. Нахождение процента от числа. Чтобы найти процент от числа, надо это число умножить на соответствующую дробь. Пример 3. 13% от 2000 руб. равны 2000 · 0,13 = 260 руб. 10 2. Нахождение числа по его проценту. 11 Чтобы найти число по его проценту, надо часть, соответ- Ответ: 15 т. ствующую этому проценту, разделить на соответствующую 3. Из 40 т руды выплавляют 20 т металла, содержащего 6% при- дробь. месей. Каков процент примесей в руде? Пример 4. Если 8,4 кг есть 12% массы штанги, то масса штанги Ответ: 53%. равна 8,4: 0,12 = 70 кг. 4. Из 38 т сырья второго сорта, содержащего 25% примесей, по- 3. Нахождение процентного отношения двух чисел. сле переработки получается 30 т сырья первого сорта. Каков Чтобы узнать, сколько процентов одно число составляет от процент примесей в сырье первого сорта? второго, надо первое число разделить на второе и результат Ответ: 5%. умножить на 100. 5. Свежие грибы содержат 90% воды, а сухие – 12%. Сколько Пример 5. 18 г. соли в растворе 240 г. составляет 18 100 7,5% 240 раствора. получится сухих грибов из 88 кг свежих? Ответ: 10 кг. 6. Цену товара сперва снизили на 20%, затем новую цену снизи- Задачи для самостоятельного решения ли еще на 15% и, наконец, после перерасчёта произвели сниже- 1.Собрали 140 кг грибов, влажность которых составляла 98%. ние ещё на 10%. На сколько процентов всего снизили первона- После подсушивания их влажность снизилась до 93%. Какова чальную цену товара? стала масса грибов поле подсушивания? Ответ: На 38,8%. Решение: Влажность 140 кг грибов равна 98%, значит, в них со- 7. Сколько килограммов воды нужно выпарить из 0,5 т целлю- держится 98% воды и 2% сухого вещества, что составляет лозной массы, содержащей 85% воды, чтобы получить массу с 140 · 0,02 = 2,8 кг. В подсушенных грибах 2,8 кг сухой массы содержанием 75% воды? составляет уже 100% - 93% = 7%. Следовательно, масса подсу- Ответ: 200 кг. шенных грибов равна 2,8 100 40(кг ). 7 Ответ: 40 кг. 2. Руда содержит 40% примесей, а выплавленный из неё металл – 4% примесей. Сколько получится металла из 24 т руды. 8. В двух бидонах находится 70 литров молока. Если из первого бидона перелить во второй 12,5% молока, находящегося в первом бидоне, то в обоих бидонах будет поровну. Сколько литров молока в каждом бидоне? Ответ: 40 л и 30 л. 12 9. Цена товара была дважды снижена на одно и то же число процентов. На сколько процентов снижена цена товара каждый 13 Рассмотрим смесь трёх компонент А, В, С. Объём смеси складывается из объёмов чистых компонент: A B C , а раз, если его первоначальная стоимость 2000 р., а окончательная 1805 р.? три отношения dА= А , dB= В , dС= С показывают, какую долю 10. В свежих яблоках 80% воды, а в сушеных – 20%. На сколько полного объёма смеси составляют объёмы отдельных компонент процентов уменьшается масса яблок при сушке? А d B ; B d B ; C d C . 11. Апельсины подешевели на 30%. Сколько апельсинов можно Отношения объёма чистой компоненты (v A ) в растворе ко всему теперь купить на те же деньги, на которые раньше покупали 2,8 кг? 12. Что больше: 15,5% от 49 или 49% от 15,5? 13. Множимое увеличили на 50%, а множитель уменьшили на 50%. Как изменилось произведение? Задачи на концентрацию и процентное содержание В задачах, связанных с использованием понятий “концентрация” и “процентное содержание”, речь идёт о составлении сплавов, растворов или смесей несколько веществ. Основные допущения, которые принимаются в задачах подобного рода, состоят в следующем: а) все получающиеся сплавы или смеси однородны; б) при смешивании двух растворов, имеющих объёмы 1 2 , получается смесь, объём которой равен сумме 1 2 . Такое допущение не представляет собой закона физики и не всегда выполняется в действительности. На самом деле при смешивании двух растворов не объем, а масса равняется сумме составляющих её компонент. объёму смеси : d A = А А называется объёмной А В С концентрацией этой компоненты. Концентрация – это безразмерная величина. Сумма концентраций всех компонент, составляющих смесь, равна единице: d A d B d C 1. Объёмным процентным содержанием компоненты А называется величина Р = d A · 100%, т. е. концентрация этого вещества, выраженная в процентах. Если известно процентное содержание вещества А, то его концентрация находится по формуле d A PA . 100 Таким же способом определяется массовая концентрация и процентное содержание, а именно как отношение массы чистого вещества А в сплаве к массе всего сплава. О какой концентрации, объёмной или массовой, идёт речь в конкретной задаче, всегда видно из условия. 14 15 Задача 1. Имеется кусок сплава с оловом массой 12 кг, содер- ным содержанием никеля, т. е. после переплавки в полученной жащий 45% меди. Сколько чистого олова надо прибавить к это- стали должно быть 140 · 0,3 т никеля. Но это количество никеля му сплаву, чтобы получившейся новый сплав содержал складывается из х · 0,05 т, содержащихся в стали первого сорта, 40% меди? и из (140 – х)0,4 т, содержащихся в стали второго сорта. Таким Решение: Пусть масса олова, которую надо добавить к сплаву, образом, запишем уравнение х · 0,05 + (140 – х)0,4 = 140 · 0,3, равна х кг. Тогда получится сплав массой (12+х) кг, содержащий из которого находим х = 40. Следовательно, стали с 5%-ным со- 12 х 40 кг меди. Ис100 держанием никеля надо взять 40 т, а стали с 40%-ным содержа- 40% меди. Значит, в новом сплаве имеется ходный сплав массой 12 кг содержал 45% меди, т.е. меди в нём было 12 45 кг. Так как масса меди и в имевшемся, и в сплаве 100 одна и та же, то можно записать следующее уравнение: (12 х)40 12 45. Решив его, получим х = 1,5. 100 100 Ответ: 1,5 кг. Задача 2. Имеется сталь двух сортов с содержанием никеля 5% и 40%. Сколько стали того и другого сорта взять, чтобы после переплавки получить 140 т стали с содержанием никеля 30%? Решение: Пусть масса стали первого сорта равна х т, тогда стали второго сорта надо взять (140 - х) т. Содержание никеля в стали первого сорта составляет 5%, значит, в х т стали первого сорта содержится х·0,05 т никеля. Содержание никеля в стали второго сорта составляет 40%, значит, в (140 - х) т стали второго сорта содержится (140 – х)0,4 т никеля. По условию после объединения взятых двух сортов должно получиться 140 т стали с 30%- нием – 100 т. Ответ: 40 т, 100 т. Задачи для самостоятельного решения 1. Морская вода содержит 5% соли. Сколько килограммов пресной воды надо добавить к 40 кг морской воды, чтобы получить раствор, содержащий 2% соли? Ответ: 60 кг. 2. Сплавили 120 г серебра 640-й пробы со слитком серебра неизвестной пробы и получили 320 г серебра 700-й пробы. Определите пробу второго слитка. Ответ: 736 пробы. 3. Бронза – сплав меди и олова. В древности из бронзы отливали колокола, если в ней содержалось 75% меди. К бронзе массой 500 кг, содержащей 70% меди, добавили некоторое количество меди и получили бронзу, необходимое для изготовления колокола. Определите, сколько килограммов меди было добавлено. Ответ: 100 кг. Задача 4. В колбе было 200 г 80% спирта. Провизор отлил из 16 17 колбы некоторое количество этого спирта и затем добавил в неё в отношении 2:5. столько же воды, чтобы получить 60%-ный спирт. Сколько 11. В двух сплавах медь и цинк относятся как 4:1 и 1:3. После граммов воды добавил провизор? совместной переплавки 10 кг первого сплава, 16 кг второго Ответ: 50 г. сплава и нескольких кг чистой меди получили сплав, в котором 5. Латунь – сплав меди и цинка. Кусок латуни содержит меди на медь и цинк относятся как 3:2. Определите вес нового сплава. 60 кг больше, чем цинка. Этот кусок латуни сплавили со 100 кг Модуль числа. Решение линейных уравнений, содержащих меди и получили латунь, в которой 70% меди. Определите про- неизвестное под знаком модуля цент содержания меди в первоначальном куске латуни. Любое действительное число можно изобразить точкой Ответ: 60 %. числовой прямой. Расстояние этой точки от начала отсчета на 6 . Имеются два слитка сплава серебра и олова. Первый слиток этой прямой равно положительному числу или нулю, если точка содержит 360 г серебра и 40 г олова, а второй слиток – 450 г се- совпадает с началом числовой прямой. ребра и 150 г олова. От каждого слитка взяли по куску, сплавили Расстояние точки, изображающей данное число на число- их и получили 200 г сплава, в котором оказалось 81% серебра. вой прямой, от начала этой прямой называется модулем этого Определите массу (в граммах) куска, взятого от второго слитка. числа. Модуль числа а обозначается | а |. Геометрический смысл Ответ: 120 г. модуля удобно использовать при решении некоторых уравнений. 7. В 100 г 20%-ного раствора соли добавили 300 г её 10%-ного Пример 1. Решите уравнение: |х – 6| = 9. раствора. Определите концентрацию полученного раствора. Решение: 8. Какое количество воды надо добавить к 100 г 70%-ной уксусной эссенции, чтобы получить 5%-ный раствор уксуса? 9. Сплавили два слитка серебра: 600-й пробы 75 г и 864-й пробы 150 г. Определите пробу сплава. Если число 6 изобразить тачкой А , то по определению мо- 10. Имеются два сплава меди и цинка. В первом из них количе- дуля следует, что точка Х отстоит от точки А на расстоянии 9 ство этих металлов находится в отношении 3:5, а во втором 2:7. единиц. Но на числовой прямой таких точек две. Одна имеет ко- Сколько килограммов от каждого сплава нужно взять, чтобы по- ординату х = 6 + 9 = 15, другая х = 6 – 9 = -3. Следовательно, лучить 11 кг нового сплава, в котором медь и цинк вошли бы уравнение имеет два решения: х = 15 и х = -3. 18 19 Ответ: 15; -3. б) Найденные значения х разбивают числовую прямую на три Пример 2.Решите уравнение: |х –1 | + |х – 3| = 6. промежутка: х < -8, -8 х 6; х > 6. Решение данного уравнения Решение: Решить уравнение |х – 1| + |х – 3| = 6 – значит найти все рассматривается в каждом промежутке отдельно. такие точки на числовой оси Ох, для каждой из которых сумма Ι расстояний от неё до точек с координатами 1 и 3 равна 6. Ни одна из точек отрезка 1;3 не удовлетворяет этому ΙΙ -8 ΙΙΙ х 6 в) Ι. х < -8. условию, так как сумма указанных расстояний для любой из них В данном промежутке оба выражения, стоящие под знаком мо- равна 2 (т.е. не равна 6). Вне этого отрезка существует только дуля, отрицательны. две искомые точки: точка с координатами 5 и точка с -1. - (2х – 12) – (6х + 48) = 160, Ответ: 5; -1. - 2х + 12 – 6х – 48 = 160, При решении уравнений, содержащих несколько выраже- - 8х = 196, ний со знаком модуля, удобнее пользоваться алгебраическим х = - 24,5. (х < -8). определением модуля числа: модулем положительного числа и ΙΙ. 8 х 6 . В данном промежутке первое выражение, стоящие нуля является само число, модулем отрицательного числа назы- под знаком модуля, отрицательно, а второе положительное, вается противоположное ему положительное число. - (2х – 12) + (6х + 48) = 160, а, если а 0, - 2х + 12 + 6х + 48 = 160, 4х = 100, |а | = х = 25 (не принадлежит данному промежутку). -а, если а < 0. Пример 3. |2х – 12| + |6х + 48| = 160. ΙΙΙ. х >6. Решение: Оба выражения, стоящие под знаком модуля, положительны. а) Найдём корни (нули) каждого выражения, содержащего знак (2х – 12) + (6х + 48) = 160, модуля: 2х – 12 + 6х + 48 = 160, 2х – 12 = 0, 6х + 48 = 0, 8х = 124, х = 6, х = - 8. х = 15,8. (х>6). Ответ: -24,5; 15,8. 20 21 Задачи для самостоятельного решения от параметров, а х – неизвестное, называется линейным уравне- Решите уравнение: нием с параметрами. 1) |3 – х| = 7 Ответ: -4; 10. 2) |2х + 3| = 3х – 3 Ответ: 6. ний параметров найти множество всех корней заданного уравне- 3) |6х – 4| = 3х – 14 Ответ: Ø. ния. 4) х - 1 1 |3х – 2| = 3 - (2х – 5) 5 3 Ответ: -7; -1; 6) |2х + 5| = |3х - 1| + 1 – 2х 3 Ответ: - . 7 Ответ: 3. 8) |3х – 8| - |3х – 2| = 6 9) |х – 1| - 2|х – 2| +3 |х – 3| = 4 10) |2 + |2 + х|| = 3 х 5 2х 11) х Линейное уравнение Ах = В исследуется по следующей Ответ: 4. 5) |2х + 5| - |3х – 4| = 2х - 2 7) 3х – 2 |х| + |х – 2| - |х – 4| = 3 Решить уравнение с параметрами – значит для всех значе- схеме. 11 . 3 2 Ответ: х . 3 Ответ: 1 х 2; х 5. Ответ: -3; -1. 1) Если А = 0 и В 0 , то уравнение не имеет решений (х Ø). 2) Если А = 0 и В = 0, то уравнение имеет вид 0 · х = 0 и удовлетворяется при любом х, т.е. решением уравнения будет множество всех действительных чисел (х R). 3) Если А 0, то уравнение имеет единственное решение В . А Ответ: -3. х= 12) х2 - 5 х = 0 Ответ: -5; 0; 5. Пример 1. Для всех значений параметров k решить уравнение 13) 2х2 + х - 3х = 0 Ответ: 0; 1. (k + 4)х = 2k + 1. 14) 4х2 + х 0 х Ответ: - 0,5. х Ответ: нет решений. 0 2х 16) |5 –х| - |2 –х| = 3 Ответ: х 2. 17) 7 - |х – 1| + |х + 5| =0 Ответ: нет решений. 18) |х – 5| + |5 – х| = 0 Ответ: 5. 19) - |3 – х| + |2 – х| = 3 Ответ: нет решений. Линейные уравнения с параметрами 2 15) 2х2 + Уравнение вида Ах = В, где А, В – выражения, зависящие Решение: Уравнение записано в стандартном виде Ах = В, поэтому его исследование проведём по указанной схеме. 1) Если k + 4 = 0, т.е. k = -4, то уравнение имеет вид 0 · х = -7, откуда х Ø. 2) Если k + 4 0, т.е. k 4, то обе части уравнения можно делить на k + 4. Тогда х = 2k 1 . k4 Ответ: если k = -4, то х Ø; 22 если k 4, то х = 23 2k 1 . k4 Пример 2. Для всех значений параметров а и b решить уравнение (a – 2) х = 4а +3b. Решение: 1) а = 2. Уравнение имеет вид 0 · х = 8 + 3b. 8 Если 8 + 3b 0 ,т.е. b , то это равенство ни при каком х 3 не выполняется, поэтому х Ø. 8 Если b= - , то уравнение примет вид 0 · х = 0, откуда сле3 дует: х R. 9. ах – 3 = 2х – 5. 10.mх - 3 = 3х – m. 11. 4 = а – (bх – 1). 12. 13. ах – b = 1 – х. 14. (m – 3)х + m + 2n = 0. 15. (а – 2b)х + а +b = 3 16. 17. а + х = а2х – 1. 18. 7 – ах = b(3 + х). 19. а (а – 1) х = а. 20. 1 bх 1. а 5 ах 7 ах . 3 6 ха 0. х3 Линейные диофантовы уравнения Определение. Уравнения, в которых неизвестные величины 2) а - 2 0 , т.е. а 2 . Тогда х = 4а 3b . а2 8 Ответ: если а =2, b , то х Ø; 3 выражаются целыми числами, называются диофантовыми по имени математика Диофанта. Рассмотрим уравнение ах + bу = с (а 0, b 0), 8 если а = 2, b= - , то х R; 3 коэффициенты, которого а, b и с – целые числа. 4а 3b . если а 2 , b- любое, то х = а2 общий делитель а и b. Задачи для самостоятельного решения Для всех значений параметров а, b, n , m решить уравнения. (1) Пусть d = D (а; b) или d = (а; b) или d = НОD (а; b) - наибольший Правило 1. Если с не делится на наибольший общий делитель (а; b), то уравнение (1) не имеет решений в целых числах (тем более в натуральных). 1. ах – 3 = b. 2. 4 + bх = а. 3. b = а(х – 3). 4. 5. 2х – 3(х – а) = 3 + а. 6. ах – 3(1 + х) = 5. Если с Z делится на НОD (а; b) , то уравнение (1) следует 7.3х + 1 = b. 8. 5 + х = ах. упростить, разделив обе его части на НОD (а; b). 2х а 3. b Правило 2. Если с Z делится на НОD (а; b), то уравнение (1) имеет целые решения. 24 Правило 3. Если а и b –взаимно простые числа, то уравнение ах + bу = 1 имеет решение в целых числах х и у. 25 Пример 3. Решите диофантово уравнение 6х +9у = 3. (*) Решение: НОD (6; 9) = 3, число 3 делится на 3. Значит, уравне- Правило 4. Чтобы найти решение уравнения (1) при взаим- ние имеет решений в целых числах. Сократим уравнение на 3, но простых а и b , нужно сначала найти решение ( х0 ; у 0 ) урав- получим уравнение 2х + 3у = 1.(1) Сначала подберём частное нения ах + bу = 1; числа сх 0 и су 0 составят решение решение уравнения 2х + 3у = 1. х = 5, у = -3 является частным уравнения (1). Правило 5. Если коэффициенты а и b уравнения (1) взаимно просты, то все решения уравнения (1) получаются по формулам х = х1 bn , у = у1 аn , n Z , где х1 и у1 одно из решений решением уравнения (1), так как справедливо равенство 2·5 + +3·(-3) = 1. В уравнении (1) заменим число 1 выражением 2·5 + 3·(-3) и преобразуем полученное уравнение: 2х + 3у = 2·5 + 3· (-3), этого уравнения. Пример 1. Решите диофантово уравнение 6х + 9у = 2. Решение: НОD (6; 9) = 3, а 2 на 3 не делится. Значит, данное уравнение не имеет решений в целых числах. Ответ: нет решений. 2 (х – 5) + 3 (у + 3) = 0. Введём новые неизвестные: х х 5, у у 3, нение имеет решений в целых числах. Сократим уравнение на 4, (3) уравнение (2) перепишем в виде 2 х 3 у 0. Пример 2. Решите в целых числах уравнение 28х – 40у = 60. Решение: НОD (28; 40) = 4, число 60 делится на 4. Значит, урав- (2) (4) Все решения однородного уравнения (3) задаются формулами х 3n, у 2n, где n – любое целое число. Используя ра- получим уравнение 7х – 10у = 15. Сначала подберём частное ре- венства (3), получим, что все решения уравнения (*) задаются шение уравнения 7х – 10у = 1. НОD (7; 10) = 1 . х0 3 и у0 2 - формулами х 5 х 5 3n, у 3 у 3 2n, где n Z . частное решение уравнения 7х – 10у = 1. х1 3 15 45 и у1 2 15 30 - частное решение уравнения 7х – 10у = 15. Общее решение уравнения 7х – 10у = 15 задаётся формулами х = 45 + 10t, у = 30 + 7t, t Z . Ответ: (45 + 10t, 30 + 7t), t Z . Ответ: (5 – 3n, -3 + 2n), n Z . Линейные диофантовы уравнения применяются при решении задач. Задача 1. У покупателя и продавца имеются монеты только по 2 р. и 5 р. Сможет ли покупатель заплатить за покупку 26 27 стоимостью 1 р.? ли покупатель заплатить за покупку стоимостью: Решение: Если покупатель даст х монет по 2 р. и у монет по 5 р., а) 112 р.; б) 30 р.? то он заплатит (2х + 5у) р., или 1 р. Ответ: а) Нет; б) да. Следовательно, 2х + 5у = 1. (1) Пара (3; -1) является частным решением уравнения (1), так 5. Двенадцать человек несут 12 буханок хлеба; каждый мужчина несёт по 2 буханки, женщина – по половине буханки, ребёнок – как 2 · 3 + 5 · (-1) = 1. Это означает, что покупатель может дать 3 по четверти. Сколько было мужчин, женщин и детей? монеты по 2 р. и получить сдачу 1 монету по 5р. Ответ: 5 мужчин, 1 женщина и 6 детей. Общее решение диофантова уравнения (1) имеет вид 6. Размен по 2 и 3 копейки. х = 3 – 5n, у = -1 + 2n, где n Z . Каким количеством способов можно разменять 25 копеек моне- Способов оплаты товара стоимостью 1 р. в задаче 1 бесконечно тами по 2 и 3 копейки? много. Если, например, у окажется отрицательным, то это озна- Ответ: 4 способа. чает, что покупатель должен получить сдачу монетами по 5 р. 7. 22 монеты. Ответ: Сможет. Как составить сумму в 99 копеек из 22 монет по 2, 3 и 5 копеек? Задачи для самостоятельного решения Ответ: 2 способа. 8. На 5 руб. куплено 100 штук разных фруктов. Цены на фрукты 1.Решите диофантово уравнение: таковы: а) 3х + 4у = 0; б) 4х + 6у = 3; в) 5х + 3у = 4; г) 5х + 3у = 1; арбуз (1 шт.) - 50 копеек д) 7х – 5у = 2; е) 5х + 8у = 29; яблоки (1 шт.) - 10 копеек ж) 7х + 4у – 9z = 89; з) 10х – 13у + 8z = 143. сливы (1 шт.) - 1 копейка. 2. При каких натуральных n число 8n + 3 делится на 13? Сколько фруктов каждого рода было куплено? 3. Объясните, почему не имеет в целых числах решений уравне- Ответ: 1 арбуз; 39 яблок; 60 слив. ние: 9. Разделите 200 на два слагаемых так, чтобы при делении одно- а) 2х + 6у = 11; б) 3х – 5у = 10; в) 7х – 21у = 12. го на 6, а другого на 11 получилось соответственно 4. У покупателя и продавца есть купюры по 5 р. и 50 р. Сможет остатки 5 и 4. Ответ: 185 + 15; 119 + 81; 53 + 147. 28 29 10. Найдите наименьшее натуральное число, которое при деле- y нии на 28 даёт в остатке 21, а при делении на 19 даёт в остатке 17. Ответ: 245. y=|x| Графики функций, содержащих переменную под знаком модуля 1 Для построения графиков функций, содержащих выражения под знаком модуля сначала находят корни выражений, сто- 0 1 x ящих под знаком модуля. Эти корни разбивают числовую прямую на промежутки. График строят в каждом промежутке от- Используя график функции у х , постройте график функции: дельно. 1. у х 3. 2. у х 1. 3. у х 1. 4. у х 2 . 5. у х 1 2. 6. у х 3 4. расположенную в области отрицательных значений у, отобра- 7. у = 1 - х . 8. у = 2 - х 1. зить симметрично относительно оси Ох. Это вытекает из опре- 9. у = х 1. 10. у = х 2 4 . 11. у = х 2 3 1. 12. у = х 3 2 . 13. у = 1 х 3 2 . 14. у = 2 х 1 . 15. у = х 2 1 3 2. 16. у = х 1 2. В случае, когда только одно выражение стоит под знаком модуля и нет слагаемых без знака модуля, можно построить график функции, опустив знак модуля, а затем часть графика, деления модуля числа. Пример 1. Постройте график функции у = х . Решение: По определению модуля числа имеем: а, если а 0, |а | = -а, если а < 0. Пример 2. Постройте график функции: у = х 1 2 х 2. Решение: х – 1 = 0; 2 – х = 0; х = 1. х = 2. 30 31 1) х < 1: у = -х + 1 – 2 + х + 2, у = 1. 15. у х 2 х х 2 . 2) 1 х 2 :у = х – 1 – 2 + х + 2, у = 2х – 1. Постройте график уравнения: 3) х > 2: у = х – 1 + 2 –х +2 ,у = 3. y 16. у 2 х 4 1 х . 1. у у х. 2. у х у . 5. 3 у 2 х 1. 3. х у 1. 4. у 2 3х 4. 6. х у 1. Пример 3. Постройте график функции: у х 1 х 2 х 3 . Решение: Графиком функции является ломаная линия с верши- у= ׀х-1׀-׀2-х׀+2 нами в точках с абсциссами х = 1, х = 2, х = 3 . Найдём ординаты этих точек: у(1) 1 2 1 3 1 2 3, 1 у(2) 2 1 2 3 1 1 0, 0 x 1 у (3) 3 1 3 2 2 1 1. Значит, вершинами ломаной являются точки: (1;-3), (2;0), (3;1). Постройте график функции: 1. у х 1 х 2 х. 1 2 2. у х 2 3 х 3 . 3 3 3. у х 3 1 х 4. 4. у 7 х 1 х 5 . 5. у х 1 х 2 . 6. у 7. у 2 х 3 х2 х2 . 8. у х х 2 х 1 х 1 х 1 х 1 10. у х 3 х 2 . 11. у х 5 х 2 . 12. у 13. у 2 х 5 3х 1. 14. у х 1 х . х2 y 1 9. у х х . график функции. . 0 . х2 Используя ещё две дополнительные точки (0;-4) и (4;0) , строим х3 х3 . 1 х 32 Постройте график функции: 33 Некоторые задачи с параметрами, особенно задачи, связан- 1. у х 1 х 1. ные с разрешимостью и числом решений уравнений, наиболее 2. у х х 2 . удобно решать графическим методом. 3. у х 2 3. Пример 2. Сколько решений в зависимости от параметра а име- 4. у х 2 х 3 1. ет уравнение х 1 а 1. 5. у х 1 х 2 х 2 х 2 . Графическое решение уравнений Решение: Перепишем уравнение в виде х 1 1 а. Пример 1. Решить уравнение: х2 = х + 2. 1) Введём две функции: у = х 1 1; у а. Решение: 1) Рассмотрим две функции: у = х2, у = х + 2. 2) Построим в одной системе координат графики 2). Построим в одной системе координат графики функций у х 1 1, у а. функций у = х , у = х + 2. 2 y у= ׀х + 1׀- 1 у = а, а>-1 1 y = a, a = -1 0 1 y = a, a<-1 3) А(-1;1) и В(2;4) – точки пересечения графиков. На основании рисунка получаем Ответ: при а < -1 уравнение не имеет корней; 4) х = -1; х = 2 – корни уравнения. при а = - 1 уравнение имеет одно решение; 5) Ответ: -1; 2. при а > -1 уравнение имеет два корня. х 34 35 Задачи для самостоятельного решения Двоичная система счисления Решите графически уравнение: Любое число в двоичной системе представляется в виде ря- 1. х 1 3. Ответ: -2; 4. да нулей и единиц, причем число 2. 3 х 2 х 3. 3. х2 – 5х + 6 = 0. 4. х 1 х 3 2. Ответ: нет решений. Ответ: 2; 3. Ответ: х ≥3 . а = аn1а n2 а1а0 аn1 2 n1 аn2 2 n2 а1 2 а0 2 0. 5. х 5 5 х 0. Ответ: 5. 6. х 1 2 0. Ответ: -3; 1. 7. 5 х 2 х 3. Ответ: х ≤ 2. 8. х 3 х 4 11. Так, например, число 27 в двоичной системе записывается следующим образом: 27 = 1 2 4 1 2 3 0 2 2 1 21 1 2 0 11011 2 . Полезно помнить чему равны степени 2 хотя бы до 210 : 2 0 1; 2 3 8; 2 6 64; Ответ: -5. 21 2; 2 4 16; 2 7 128; 9.2 х 1 2 х. Ответ: -4; 0. 2 2 4; 2 5 32; 2 8 256; 10. х х 1. Ответ: -0,5. 11. 7 х 9 х . Ответ: -1. 2 9 512; 210 1024 . Запись 110101101 2 следует понимать так: 110101101 2 1 2 8 1 2 7 0 2 6 1 2 5 0 2 4 1 2 3 1 2 2 0 21 1 2 0 256 128 0 32 0 8 4 0 1 429 . Сколько решений в зависимости от параметра а имеет уравнение: Перевод чисел из десятичной системы в двоичную 1. х 2 а 3. Как же переводить числа из десятичной системы в двоичную? 2. х 1 2 а 1. Покажем это на примере числа 517. 3. х 3 4 а. 2 9 < 517 < 210. Значит, 517 = 1 29 5. Посмотрим, между 4. х 3 а. какими степенями двойки лежит 5: 22< 5 <23, откуда 517 = 1∙29 + 5. х 2 а х 2 . + 1∙22 + 1. Последняя единичка – это просто 20. В итоге получа- 6. х 2 2 а. ем, что 517 = 1 ∙ 29 + 1 ∙22 + 1 · 20. Здесь использовали только де- 7. ( х 2) 2 1 а 0. вятую, вторую и нулевую степени двойки, значит коэффициенты при остальных степенях – нули. 36 Итак, 37 Например: 517 = 1 ∙ 29 + 0 ∙ 28 + 0 ∙ 27 + 0 ∙ 26 + 0 ∙ 25 + + 0 ∙ 24 + 0 ∙ 23 + 1011101 10010 + 110011 1011100 + 1 · 22 + 0 ∙ 21 + 1 ∙ 20 = 10000001012 . Есть и другой способ перевода чисел из десятичной системы в двоичную, он удобен для вычислений на компьютере. По- 11111110 кажем его на примере этого же числа. 517 = 2 ∙ 258 + 1, В десятичной системе этот пример выглядел бы так: 258 = 2 ∙ 129 + 0, 129 = 2 ∙ 64 + 1, 93 18 51 92 + 64 = 2 ∙ 32 + 0, 32 = 2 ∙ 16 + 0, 16 = 2 ∙ 8 + 0, Вычитание: 8 = 2 ∙ 4 + 0, 4 = 2 ∙ 2 + 0, 254 11001011 1010110 2 = 2 ∙ 1+ 0, 1110101 В десятичной записи уменьшаемое 110010112 равно 203, 1 = 2 ∙ 0 + 1. вычитаемое 10101102 равно 86, и тогда этот пример можно запи- Получили, что 517 = 10000001012 . сать так: 203 Сделаем проверку: 10000001012 = 1 ∙ 29 + 0 ∙ 28 + 0 ∙ 27 + 0 ∙ 26 + + 0 ∙ 25 + + 0 ∙ 24 + 0 ∙ 23 + 1∙ 22 + 0 ∙ 21 + 1 ∙ 20 = 29 + 22 + 20 = = 512 + 4 + 1 = 517. Сложение и вычитание Из равенств 0 + 0 = 1, 0 + 1 = 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 10 становит- 86 117 Умножение Таблица умножения в двоичной системе: 0 ∙ 0 = 0, 1 · 0 = 0 ∙1 = 0, 1 · 1 = 1. ся понятно, что в двоичной системе можно складывать числа Умножение столбиком – это просто сложение нескольких оди- столбиком, только при этом надо помнить, что две единицы наковых чисел, отличающихся только сдвигом: каждого разряда дают единицу следующего. 38 39 1010011 Проверьте ответы, переводя слагаемые и сумму в десятичную 1001101 систему счисления. 4. Выполните вычитание чисел в двоичной системе в столбик. 1010011 + 1010011 1010011 1010011 1100011110111 А вот как этот же пример выглядит в десятичной системе: Проверьте результаты, переводя все числа десятичную систему. а) 1101 – 101 =? Ответ: 1000; 13 – 5 = 8. б) 110 – 1 =? Ответ:101; 6 – 1 = 5. в) 1000 – 1 =? Ответ: 111; 8 – 1 = 7. 5. Перемножьте в столбик записанные в двоичной системе числа 83 1101 и 1010. Проверьте результат, переводя все числа в десятич- 77 ную систему. × 581 Ответ: 10000010; 13 · 10 = 130. 6. Разделите 11011 на 101 (двоичная запись) уголком. Проверьте + 581 6391 Задачи для самостоятельного решения 1. Переведите число 721 из десятичной системы в двоичную. Ответ: 72110 = 10110100012 . результат, перейдя в десятичную систему. 7. Сначала выполните действия в десятичной системе, затем переводите числа в двоичную систему, выполните в ней те же действия, ответ переводите в десятичную систему: а) 20 + 40; б) 1998 + 23; в) 23 · 34534; 460 · 20. 2. Какое число записывается как 10101101 в двоичной системе счисления? Делимость целых чисел Определение и свойства делимости. Ответ: 17310 . Целое число а делится на целое число b ≠ 0, если существу- 3. Сложите столбиком числа, записанные в двоичной системе: а) 1010 + 101 = ? Ответ: 1111; 10 + 5 = 15. б) 1111 + 1 = ? Ответ: 10000; 15 + 1 = 16. в) 1011 + 1 = ? Ответ: 1100; 11 + 1 = 12. г) 1111 + 1111 = ? Ответ: 11110; 15 + 15 = 30. ет такое целое число с, что а = bс. Если а делится на b, то kа делится на b. Если целые числа а и b делятся на целое число m, то сумма а + b и разность а- b делятся на m. Если а кратно m и m кратно b, то а кратно b. 40 41 Если а делится на k, b делится на n, то произведение аb делится ствует единственная пара чисел q и r таких что а = bq + r, где q – на произведение kn. целое, r – натуральное или нуль, причем r может принимать Задачи для самостоятельного решения 1. Число а кратно 5. Докажите, что число 3а кратно 15. 2. Числа а и b делятся на с. Докажите, что число а – b делится лишь b различных значений 0; 1; 2; …; b – 1. Если остаток r равен нулю, то число а делится на b. Задачи для самостоятельного решения на с. 1. Число а при делении на 8 даёт остаток 6. Чему равен остаток 3. Число а кратно 4, число b кратно 7. Докажите, что число от деления числа а на 4? аb кратно 28. Ответ: 2 Указание. Записать данное число в виде 4. Число а кратно 3. Докажите, что число 2а2 + 6а делится на 18. а = 8k + 6 = 4(2k + 1) + 2. 5. Число а кратно 2, число b кратно 9. Докажите, что число 2. Число b при делении на 10 даёт остаток 7. Чему равен остаток 9а + 2b кратно 18. от деления числа b на 2? 6.Число а кратно 4, число b кратно 8. Докажите, что число 3. Напишите общий вид чисел кратных 4 и дающих при делении а2 – 2b кратно 16. на 3 остаток 2. 7. Докажите, что сумма двухзначного числа, записанного теми 4. Число а при делении на 5 даёт остаток 3. Чему равен остаток же цифрами в обратном порядке, делится на 11. от деления на 5 числа а2 – 3а? 8. Докажите, что разность двухзначного числа и числа, записан- 5. Найдите все числа, которые при делении на 3 дают остаток 2, ного теми же цифрами в обратном порядке, делится на 9. а при делении на 4 дают остаток 3. 9. Докажите, что разность квадрата целого числа и самого числа 6. Найдите все числа, которые при делении на 5 дают остаток 1, есть четное число. а при делении на 4 дают остаток 2. 10. Докажите, что число вида аb(a – b), где а и b – целые числа, 7. Докажите, что если число а не кратно 3, то а 2 – 1 делится на 3. четное. 8.Существует ли такое целое число, которое при делении на 10 11. Докажите, что 13+23+…+593 делится на 60. даёт в остатке 3, а при делении на 15 даёт в остатке 7? 12. Докажите, что 13+23+…+493 не делится на 50. 9. Существует ли такое целое число, которое при делении на 24 Теорема о делении с остатком Для любого целого числа а и натурального числа b, суще- даёт в остатке 10, а при делении на 16 даёт в остатке 3? 10. Докажите, что число n3 – n кратно 6 при любом 42 43 натуральном n. Евклида, выполняя последовательно деление с остатком. 11. Докажите, что число n3 – n кратно 24 при нечётном n. Например. Найти D (7975; 2585). 12. Известно, а2 + b2 делится на 7. Докажите, что а2 + b2 делится Решение. Выполняя деление, получаем на 49. а2, . . . , а k – натуральные числа, то число 7975 2585 7755 3 2585 220 2420 11 220 165 165 1 165 55 165 3 0 Так как последний отличный от нуля остаток равен 55, то n p1 1 p 2 2 p k k имеет (а1 + 1)(а2 + 1) ··· (а k + 1) различных D (7975; 2585) = 55. 13. Известно, а2 + b2 делится на 3. Докажите, что а кратно 3 и b кратно 3. Количество делителей. Степень p n любого простого числа p имеет n + 1 делителей: 1; p; p2; . . . , p n. Если p1, p2, . . . , pk – различные простые числа, а а1, a a a делителей (считая 1 и n). Задачи для самостоятельного решения 1. Сколько различных делителей имеет число: а) 35; б) 35 · 5; в) 22 · 33 · 44 · 55; г) 2700; д) 9!. 2. Натуральное число делится на 12 и имеет 14 различных делителей. Найдите это число. 3. Найдите все натуральные числа, делящиеся на 30 и имеющие ровно 30 различных натуральных делителей. Общим кратным чисел а и b называется число, которое делится на а и на b. НОД (а; b) · НОК (а; b) = аb. Задачи для самостоятельного решения 1.Найдите с помощью алгоритма Евклида наибольший общий делитель чисел: а) 846 и 246; б) 1960 и 588; в) 15283 и 10013; г) 42628 и 33124. 2. Сократите дробь 21120 . 30720 3. Приведите дроби 111 1234 и к одному знаменателю. 21120 30720 4. Найдите число, которое делится на 2 и 9 и имеет всего 14 делителей (включая 1 и само это число). Наибольший общий делитель. Наименьшее общее кратное Общим делителем чисел а и b называется число, на которое делятся оба числа а и b. Для нахождения НОД (а;b) можно использовать алгоритм 4. Найдите наименьшее общее кратное чисел: а) 846 и 246; б) 1960 и 588. 5. Найдите а и b, если известно, что: 44 45 а) а: b = 11: 13, D (а; b) = 5; Сравнения – это другая запись свойств делимости. С по- б) D(а; b) = 5, К (а; b) =165; мощью этой записи можно проще и короче объяснить некоторые в) D (а; b) = 7, аb = 294; из них. г) К (а; b) = 75, аb = 375; Например, числа 12 и 27 сравнимы по модулю 5 д) а: b = 7:8, К (а; b) = 224. (27 12(mod5) ), так как 27 – 12 =15, а число 15 делится на 5. То Признаки делимости же самое можно было объяснить и так: 12 = 5 · 2 + 2, 27 = 5 · 5 + Задачи для самостоятельного решения + 2, откуда видно, что 12 и 27 имеют одинаковые остатки при 1. В числе 1234567 укажите последнюю цифру так, чтобы чис- делении на 5. ло делилось на: Свойства сравнений: а) 2; б) 3; в) 4; г) 5; д) 8; е) 11; з) 25. 2. Докажите, что число: а) 100 3. Докажите, что число: а) 19 100 1990 1) Сравнимость чисел а и b по модулю m равносильна воз- – 1; б) 10 + 35 – составное. можности представить число а виде а = b + mt, где t- целое. - 34 ; б) 34 Например, 43 1(mod 6) и 43 = 1 + 6 · 7. n 10 1990 – 19 10 кратно 5. 4. Замените звёздочки в записи числа 72 3 цифрами так, чтобы это число делилось без остатка на 45. 5 Число 82 делится на 90. Найдите делимое. 6.Найти цифры х и у пятизначного числа 42х4у, если известно, что это число делится на 72. Сравнения. Периодичность остатков при возведения в степень Определение. Если два числа а и b имеют одинаковые остатки при делении на m, то говорят, что а и b сравнимы по модулю m, и пишут: а b(modm). Запись а b(modm).можно прочитать так: а сравнимо с b по модулю m; это означает, что а и b имеют одинаковые остатки при делении на m. 2) Каждое число а сравнимо с самим собой по произвольному модулю, т.е. а а(modm). 3) Если а ≡ c(modm) и b ≡ с (mod m), то а b(modm). Например, 9 ≡ 5(mod 4) и 13 ≡ 5(mod 4), а, значит, 9 ≡ 13(mod 4). 4) Сравнения с общим модулем можно почленно складывать (или вычитать). Например, 23 ≡ 3(mod 5) и 9 ≡ 24(mod 5), а следовательно 32 ≡ 27(mod5). 5) Сравнения можно почленно перемножить и возводить в степень, например: 9 ≡ 5(mod 4), следовательно: а) 90 ≡ 50(mod 4) - обе стороны умножены на 10; б) 81 ≡ 25(mod 4) – обе стороны возведены в квадрат. 46 47 6) Сравнение а b(modm). имеет место в том и только в том Таким образом, число 222 555 даёт при делении на 7 остаток 6. Задачи для самостоятельного решения случае, если разность а – b делится на m. Пример 1. Докажите, что число 2 256 1 при делении на 7 даёт в 1. Делится ли число 222555 555222 на 7? остатке 1. 2. Найдите остаток от деления числа 6 592 на 11. Решение: Имеем: 2 3 1(mod 7), 3. Найдите остаток от деления числа 7100 11100 на 13. 4. Докажите, что число 1110 1 делится на 100. (2 3 ) 85 185 (mod 7), 2 255 1(mod 7). 5. Делится ли число 7 7 Теперь, умножая обе части полученного сравнения на 2, получим: 2 256 2(mod 7). Вычитаем затем 1 из обеих частей последнего сравнения: 2 256 1 1(mod 7), 7 7 7 на 10? 6. Найдите остаток от деления числа (5100 55)100 на 24. 7. Докажите, что число 3003000 1 делится на 1001. 8. Найдите остаток от деления числа 2 100 на 7. 9. Какой цифрой оканчивается число 777 777? откуда и следует, что число 2 256 1 при делении на 7 даёт в 14 10. Какой цифрой оканчивается число 1414 ? остатке 1. Пример 2. Найти остаток от деления числа 222 77 Формулы сокращенного умножения 555 на 7. (а ± b)2 = а2 ± 2аb + b2; Решение: Так как 222 = 7 ∙ 31 + 5 , то 222 ≡ 5 (mod 7), и поэтому (а1 + а 2+ ··· + а n)2 = а 12 + а 22+ ··· + а n2 + 2а 1а 2 + 2а1а 3 + ··· + 222 555 5555 (mod 7). + 2а n-1а n; Теперь посмотрим, как повторяются остатки степеней пятёрки (а ± b)3 = а3 ± 3а 2b+ 3аb 2 ± b 3; при делении на 7. Находим: 5 2 25 4(mod 7),53 4 ∙ 5 (mod 7), а2- b2 = (а + b)(а – b); 5 4 6 5 2(mod 7), 55 2 5 3(mod 7), 56 3 5 1(mod 7). аn- bn = (а – b)(а n-1 + а n-2b + … + a n-kbk-1 + …+ ab n-2 + b n-1); Итак, 56 1(mod 7). Возводя в степень k , получаем: 5 6 1(mod 7 ) при любом натуральном k. Но 555 = 6 · 92+ 3. Поэтому 5555 56923 5692 53 6(mod 7). аn – 1 = (a -1)(a n-1 + a n-2 + …+ a n – k+ …+ a + 1); a2m +1 + b 2m +1 = (a + b) (a 2m – a 2m -1b + …+ (-1) ka 2m – kb k + + ··· - ab 2m -1 + b 2m); a2m +1 + 1 = (a + 1) (a 2m – a 2m -1 + ··· + (-1) ka 2m – k + ··· - a + 1). 48 49 Задачи для самостоятельного решения 1. Преобразуйте выражение в многочлен: г) 15n + 6 делится на 7. 9. Сократите дробь: а) (а + b + с)2; г) (а – b – с)2; б) (p + х + с + d)2; д) (2а – х + 3с)2; в) (х + у – z)2; е) (m + 5k – 2b – 3р)2. а) (2х + у – 3z)2 – (х -2у + 2z)2; а2 а 1 ; а4 а2 1 а 33 1 б ) 11 ; а а 22 а 33 b4 4 в) 2 . b 2b 2 б) (m – 4n + 5z)2 – (3m – n -3k)2; 10. Докажите, что из равенства (а – b)2 + (b – c)2 + (c – а)2 = в) (4 – 2p + q2)2 – (3p 2 – 5q +7)2; = (а + b – 2с)2 + (b + с – 2а)2 ++ (с + а – 2b)2 следует, г) (а + b + с)2 + (а – b – с)2 + (b – а – с)2 + (с – а – b)2. что а = b = с. 2. Упростите выражение: а) 3. Решите уравнение: а) х + у – 2у + 1 = 0; 2 2 б) |х| + у + z -2у+ 4z + 5 = 0; 2 Двузначные и трёхзначные числа Запись аb означает число, в котором a десятков и b единиц. 2 в) 4х2- 10ху + 25у2 = 10ху - |у – 2| . 4.Докажите, что если а + b + с = 0 и а2 + b 2 + с2 = 1, то 1 аb + bс + са = - . 2 Это число можно представить в виде многочлена: аb = 10а + b. Запись аbc означает число, в котором а сотен, b десятков и с единиц. Это число можно представить в виде многочлена: аbc = 100а + 10b + с. 5. Докажите, что если а = b + 1, то (а + b) (а2 + b2) (а4 + b4) (а8+ Пример 1.Первая цифра трёхзначного числа 8. Если эту цифру + b8) ··· (а64+ b64) = а128 – b128. переставить на последнее место, то число увеличится на 18. 6. Докажите, что если а2 + b2 + с2 = аb + bс + са, то а = b = с. Найдите первоначальное число. 7. Докажите, что если а3+ b3 + с3= 3аbс, если а + b + с = 0. Решение: Пусть а – цифра десятков искомого числа, b – цифра 8. Докажите, что при любом натуральном значении n: его единиц. Тогда по условию задачи имеем: аb8 8аb 18, а) 7 - 1 кратно 6; n б) 33n – 1 кратно 13; в) 5n + 3 делится на 4; откуда 10аb 8 800 аb 18, 9аb 810, аb 90, первоначальное число 890. Ответ: 890. 50 51 Задачи для самостоятельного решения суммы своих цифр, 1. Представьте в виде многочлена число: 9. Если двузначное число разделить на сумму его цифр, то в а) ху; б) ух; в) а0b. частном получится 3, а в остатке 7. Найдите это число. 2. Представьте в виде многочлена и упростите получившуюся Ответ: 37. сумму или разность: 10. Сумма цифр двузначного числа равна наибольшему из одно- а) аbc cbа; в) аbc bа; б) аbc bc; г) аbc ас. 3.Докажите, что: значных чисел, а число десятков на 2 меньше этой суммы. Какое это число? Ответ: 72. 11. Сумма цифр двузначного числа равна наименьшему из дву- а) сумма чисел аb и bа кратна сумме а и b; значных чисел, а цифра десятков в четыре раза меньше цифры б) разность чисел аb и bа кратна 9. единиц. Найти число. 4. К числу х приписали справа цифру 4 . Представьте получен- Ответ: 28. Делание многочлена на многочлен ное число в виде суммы, если: Чтобы разделить многочлен F(х) на многочлен f(х), надо: а) двузначное число; б) трехзначное число. 5. К числу у приписали слева цифру 5. Представьте полученное 1) расположить делимое и делитель по убывающим степеням х; число в виде суммы, если у: 2) разделить старший член делимого на старший член делителя; а) двузначное число; б) трехзначное число. полученный одночлен является первым членом частного; 6. В двузначном числе зачеркнули одну цифру. Получилось чис- 3) первый член частного умножить на делитель, результат вы- ло в 31 раз меньше первоначального. Какую цифру и в каком честь из делимого; полученная разность является первым остат- числе зачеркнули? ком; Ответ: 31; 62; 93; зачеркнуть нужно первую цифру. 4) чтобы получить следующий член частного, надо с первым 7.Найдите двузначное число, которое в четыре раза больше сум- остатком поступить так же, как поступали с делимым в п. 2 и 3. мы его цифр. Это следует продолжить до тех пор, пока не будет получен оста- Ответ: 12; 24; 36; 48. ток, равный нулю, или остаток, степень которого ниже степени 8.Найдите все трёхзначные числа, которые в 25 раз больше делителя. 52 53 Пример 1. Выполните деление с остатком х3 – 3х + 2 на х + 2. 5. х5 – 6х3 + 2х2 – 4 на х2 – х + 1. Решение: 6. х4 + х2 + 1 на х + 5. х 0 х 3х 2 х + 2 х3 + 2х2 х2 – 2х + 1 2 (первый остаток ) -2х – 3х + 2 -2х 2 – 4х (второй остаток) х+2 х+2 0 3 2 7. х7 – 1 на х3 + х + 1. 8. х4 – 64 на х – 3 . 3х 2 6 х 7 9. а) Представьте выражение в виде х 1 с , где а, b и с – целые числа. х 1 с7 Пример 2. Найдите все такие целые с, при которых дробь с4 ах b является целым числом. б) Представьте выражение Решение: Выделим целую часть из дроби. ах +b + с+7 с-4 с–4 1 сх d , где а, b, с, d -целые числа. х 4х 2 2 10. При каких натуральных значениях n выражение 11 с7 11 1 , поэтому исходное число будет целым, если 11 с4 с4 кратно с – 4. 11 – простое число, значит, его делителями будут - 11, - 1, 1, 11. Решим 4 уравнения: с – 4 = - 11; с – 4 = - 1; с – 4 = 1; с – 4 = 11. Получаем с = -7; с = 3; с = 5; с = 15. Ответ: -7; 3; 5; 15. Задачи для самостоятельного решения Выполните деление с остатком: 1.х 4 2 на х – 1. 2.х 6 2 на х 2 - х + 1. 3. х4 – 3х 2 + 1 на х – 2. 4. х + х + 1 на х + 1. 4 х3 2х 2 7х 5 в виде х 2 4х 2 3 2n 3 являn 1 ется целым числом? Ответ: 4. 11. При каких целых значения n выражение 3n 1 является n2 натуральным числом? Ответ: -9; -3; 5. 12. При каких целых значениях n дробь n2 n 3 есть целое n 1 число? Ответ: -6: -2; 0; 4. а3 1 13. Найти все целые а, при которых дробь принимала бы а 1 54 55 целые значения. чтобы в каждой клетке было не более 5 кроликов? Ответ: -1; 0; 2; 3. Решение. Нельзя. В некоторой клетке будет не меньше шести Принцип Дирихле Пример 1. Можно ли рассадить 5 кроликов в 4 клетки так, что- кроликов. Обобщение принципа Дирихле. В данные n клеток мы бы в каждой клетке было не более одного кролика? разместили nk + 1 кролика. Тогда найдётся клетка, где сидит не Решение: Предположим, что нам это удалось. Тогда, если в каж- менее k + 1 кролика. дой клетке не более одного кролика, то в 4 клетках не более че- Пример 4. В классе учится 29 человек. Серёжа допустил в дик- тырёх кроликов, а у нас их 5. Значить, это сделать невозможно. танте 13 ошибок, и никто другой не сделал большего числа оши- Более общий вывод из этой задачи можно сформулировать в следующем виде: бок. Доказать, что по крайней мере трое учеников сделали одинаковое количество ошибок. Если у нас имеется сколько-то клеток, а кроликов на Решение: Пусть «клетки» - это количество ошибок, которые одного больше, то после рассаживания кроликов по клеткам могли сделать школьники: 0, 1, 2, ···, 13. Их 14. За «кроликов» найдётся клетка, где сидит по крайней мере два кролика. примем учеников, писавших диктант. Их 29 = 14 · 2 + 1. Тогда Это и есть принцип Дирихле. Его можно записать и иначе на «математическом» языке: После рассаживания в n клетках n + 1 кролика найдётся клетка, где сидит, по крайней мере, два кролика. Попробуем обобщить принцип Дирихле, по принципу Дирихле (а точнее, по его обобщению) найдётся «клетка», в которой сидит не меньше трёх «кроликов», а это и означает, что найдётся трое школьников, сделавших одинаковое количество ошибок. Задачи для самостоятельного решения Пример 2. Можно ли рассадить 9 кроликов в 4 клетки так, что- 1. В магазин привезли 25 ящиков с яблоками трёх сортов, при- бы в каждой клетке было не более двух кроликов? чём в каждом ящике лежали яблоки какого-то одного сорта. Решение. Этого сделать нельзя: по крайней мере в одной клетке Можно ли найти 9 ящиков с яблоками одного сорта? будет сидеть не меньше трёх кроликов. Отметим, что их может Ответ: Можно. (Так как сортов имеется 3, а ящиков 25, то хотя быть и больше трёх (если, например, посадить в 3 клетки по од- бы одного сорта не меньше 9 ящиков). ному кролику, а в четвёртую всех остальных). 2. В ящике лежат цветные карандаши: 10 красных, 8 синих, 8 зе- Пример 3. Можно ли рассадить в 20 клеток 101 кролика так, лёных и 4 жёлтых. В темноте берём из ящика карандаши. Какое 56 57 наименьшее число карандашей надо взять, чтобы среди них за- (Разные буквы – это разные цифры, а между буквами стоит знак ведомо умножения.) а) было не меньше 4-х карандашей одного цвета? Ответ: а) 0; б) 0. (Поскольку в этом ребусе 10 различных букв, то б) был хотя бы один карандаш каждого цвета? встречаются все цифры, включая нуль. На нуль делить нельзя, в) было не меньше 6 синих карандашей? поэтому множитель 0 – в числителе). Ответ: а) 13; б) 27; в) 28. 9. Алёша в среду, четверг, пятницу съел всего 7 конфет. Дока- 3. В классе 40 учеников. Найдётся ли такой месяц в году, в ко- жите, что хотя бы в один день он съел более 2 конфет тором отмечают свой день рождения не меньше чем 4 ученика 10. В районе 15 школ. Докажите, что как бы ни распределяли этого класса? между ними 90 компьютеров, обязательно найдутся две школы, Ответ: Найдётся. (Так как 40 > 36 = 12 ∙ 3, то найдётся месяц, в получившие одинаковое число компьютеров (возможно, ни котором родились не менее четырёх одноклассников). одного). 4. В школе 30 классов и 1000 учащихся. Доказать, что есть класс, 11. В клетках таблицы 3 × 3 расставлены числа -1, 0, 1. Рассмот- в котором не менее 34 учеников. рим восемь сумм: сумма трёх чисел в каждой строчке, каждом 5.У мальчика 25 медных монет (это монеты достоинством в столбце и по двум главным диагоналям. Докажите, что среди 1 коп, 2 коп, 3 коп, 5 коп.). Докажите, что у него найдётся них найдутся хотя бы две одинаковые. 7 монет одинаково достоинства. Принцип Дирихле и делимость целых чисел 6. В 500 ящиках лежат яблоки, в каждом не более 240 штук. 1. Доказать, что среди шести любых целых чисел найдутся два, Докажите, что найдутся три ящика, в которых яблок поровну. разность которых делится на 5. 7. В ящике 35 яблок трех сортов: анис, антоновка и славянка. В Решение: При делении на 5 возможных 5 разных остатков: темноте мальчики выбирают яблоки. Какое наименьшее число 0; 1; 2; 3; 4. Так как чисел 6, то найдутся 2 числа с одинаковыми яблок надо взять, чтобы среди них наверняка оказалось не остатками; их разность разделится на 5. меньше 4 яблок донного сорта? 2. Доказать, что из любых трех целых чисел можно найти два, 8. Найдите значение дроби: В А Р Е Н Ь Е Г Р У З И Я а) ; б) . К А Р Л С О Н Т Б И Л И С И сумма которых делится на 2. Решение: Среди трёх целых чисел обязательно найдутся два числа одинаковой чётности (так как чисел 3, а классов – чётных 58 59 и нечётных чисел – лишь два). Сумма их делится на 2 . 3. Докажите, что среди любых 11 целых чисел можно найти два, разность которых делится на10. 4. Верно ли, что среди любых семи натуральных чисел найдутся три, сумма которых делится на 3? Решение: При делении на 3 есть три остатка: 0, 1, 2. Так как Решим второе уравнение системы, у 14 2 у 2 0, используя определение модуля числа: у 2, у 2 у 2 12 2 у 4 0; у 10 у 10 у 6 у 2, у 2 у 2 12 2 у 4 0 3 у 18 7 = 3 ∙ 2 + 1, то найдутся три числа, дающие один остаток. 5. Доказать, что найдётся число вида 11· · ∙ 10 ∙ · · 00, делящееся Тогда из первого уравнения системы (1) находим: на 1998. х 3 6 - равенство невозможно 1) у 10; Решение: Рассмотрим 1999 чисел: 1, 11, …, 11…111 1999 Среди них есть два с одинаковыми остатками при делении на 1998. Их разность – искомое число. Системы линейных уравнений, содержащих неизвестное под знаком модуля х 3 у 2 6, у 2 2 х 3 0. Решение: Преобразуем систему: х 3 6 у 2, у 2 12 2 у 2 0; у 14 2 у 2 0. Ответ: (1;-6); (5;-6). Задачи для самостоятельного решения Решите систему уравнений: Пример 1. Решите систему уравнений: х 3 6 у 2, х 5 х3 6 62 х3 2 2) х 1 (1;-6); (5;-6). у 6 у 6 у 6 (1) х 1 у 3, . 1. х 3 у 6. 2 х у 7, 2. х у 2. у х 1, 3. х у 1. 3 х 2 у 1, 4. 2 х у 3. Ответ: (0; 2); (3; 1). 5 11 Ответ: (3; 1); ( ; ). 13 3 Ответ: (0; -1); (1; 0). Ответ: (1; -1); (-1; -1). 60 61 х у 5, Ответ: (5; 0), (-3; 2). 5. х 4 у 5. х у 3, 6. Ответ: (1; 2). х у 1. х 2 у 5 1, 7. Ответ: (1,5; 5,5), (2,5; 5,5). у х 2 5. х 1 у 4, 8. Ответ: (х; 5 – х), где х ≥ 3. х у 2 3. Системы линейных уравнений с параметрами а) пресекаться, в этом случае система (1) имеет единственное Система вида решение; коэффициенты системы удовлетворяют условию А1 В1 ; А2 В2 б) совпадать, в этом случае система (1) имеет бесконечно много решений; коэффициенты системы удовлетворяют условию А1 В С = 1 = 1; А2 В 2 С 2 в) параллельны, в этом случае система (1) не имеет решений; коэффициенты системы удовлетворяют условию А1 х В1 у С1 , А2 х В2 у С 2 ; А1 В С = 1 ≠ 1. А2 В 2 С 2 (1) где А1, А2 , В1, В2, С1, С2 – выражения, зависящие от параметров, Пример 1. Определить, при каких значения m система а х, у – неизвестные, называется системой двух линейных алгеб- 3х 7 у 20, имеет единственное решение. mх 14 у 15 раических уравнений с двумя неизвестными в параметрах. Если из какого-нибудь уравнения системы можно найти одну из неизвестных х или у через другую, то, подставив найден- Решение: Данная система имеет единственное решение, если ную неизвестную в другое уравнение, получим линейное урав- m 14 , т.е.m 6. 3 7 нение с параметрами относительно одной неизвестной. Тем са- Ответ: m ≠ 6. мым, исследование системы сведётся к исследованию линейного Пример 2. Определить, при каком значении m система уравнения. mх 6 у 9, не имеет решений. 2 х 3 у 15 Каждое из уравнений системы двух уравнений с двумя неизвестными представляют собой прямые. На плоскости возможны три случая взаимного расположения двух прямых. Эти прямые могут: Решение: Так как 6 9 , то данная система не имеет реше 3 15 62 ний, если m 6 = , т. е. m=4. 2 3 63 4. Найти все значения параметра k, при которых система Ответ: m = 4. 15 х kу 3, имеет бесконечно много решений. 5 х 10 у 1 Пример 3. Определить, при каком значении m система 5. Найти все значения параметра а, при которых система урав- mх 6 у 8, имеет бесконечное множество решений. 5 х 3 у 4 нений имеет единственное решение, укажите это решение: Решение: Так как 6 8 = , то данная система имеет бесконечное 3 4 m 6 множество решений, если = , т. е. при m = 10. 5 3 Ответ: m = 10. Задачи для самостоятельного решения 3 х у 2, а) х 2 у а; х у 3, б) . 2 х у а Ответ: а) а = 4, (0;2); б) а = 6, (3;0). 6. Найти все значения параметра k, при которых прямые 3х + 2kу = 1 и 3 (k-1)х – kу = 1: а) пересекаются в одной точке; б) совпадают; в) не имеют общих 1. При каких значениях параметра k система уравнений точек. 2 х 2 у 5k , имеет решения? х у 0 7. При каких значениях p система уравнений имеет решение: Ответ: k= 0. 2. Найти все значения параметра m, при которых система 2 х (9m 2 2) у 3m, не имеет решений. х у 1 2 Ответ: m = . 3 2 х 3 у 4, а) х у 3, х 2 у p; 3х 2 у 7, б ) х у 4, 2 х у p ? 8. При каком значении а прямые 5х – 2у = 3 и х + у = а пересекаются в точке, принадлежащей оси у? Ответ: а = - 1,5. 9. При каком значении b прямые bх + 3у = 10 и х – 2у = 4 пересе- 3. Найти все значения параметра k, при которых система каются в точке, принадлежащей оси х? 3х (k 1) у k 1, имеет единственное решение. (k 1) х у 3 Ответ: b = 2,5. Ответ: k ≠ ±2. 65 64 Литература 1. Альхова З. Н., Макеева А. В. Внеклассная работа по математике. – Саратов: Лицей, 2002. 2. Абрамович М. И., Стародубцев М. Т. Математика (алгебра и элементарные функции). Учебное пособие. – М., Высшая школа, 1976. 3. Бабинская И. Л. Задачи математических олимпиад. - М.: Наука, 1975. 4. Бернштейн Е. А., Пушкарь Е. Е. Методические разработки для экспериментального курса математического отделения. Учебное пособие для учащихся ОЛ ВЗМШ при МГУ им. Ломоносова. – М.: 2004. 5. Виленкин Н. Я. и др. Алгебра: Для 8 класса. : Учеб. пособие для учащихся школ и классов с углублённым изучением математики /Н. Я. Виленкин и др., Под ред. Н. Я Виленкина. – М.: Просвещение, 1995. 6. Галицкий М. Л. и др. Сборник задач по алгебре для 8 – 9 классов. – М.: Просвещение, 1992. 7. Горбачёв Н. В. Сборник олимпиадных задач по математике. – М.: МЦНМО, 2004. 8. Ляпин Е. С., Евсеев А. Е. Алгебра и теория чисел, ч. 1.Числа. Учебное пособие для студентов физ.– мат. фак-тов. пед. ин-тов.М.: Просвещение, 1974. 9. Мочалов В. В., Сильвестров В. В. Уравнения и неравенства с параметрами: Учебное пособие. – 2-е изд., доп., перераб. – Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2000. 10. Макарычев Ю. Н. и др. Алгебра: Учебник для 7 класса общеобразовательных учреждений. Под ред. С. А. Теляковского. – 10-е изд. – М.: Просвещение, 2001. 11. Никольский С. М. и др. Алгебра: Учебник для 7 класса общеобразовательных учреждений. – 4-е изд. – М.: Просвещение, 2003. 12. Сикорский К. П. Дополнительные главы по курсу математики 7 – 8 классов для факультативных занятий. Пособие для учащихся. М.: Просвещение, 1969. 13.Спивак А. В. Тысяча и одна задача по математике: кн. для учащихся 5 – 7 кл. – 2-ое изд. - М.: Просвещение, 2005. 14. Сборник конкурсных задач по математике для поступающих во втузы. Учебное пособие. Под ред. М. И. Сканави. - 3-е изд., доп. – М.: Высшая школа, 1978. 66