«Квант» — научно-популярный физико-математический журнал (издаётся с 1970 года)
Старый сайт журнала: kvant.ras.ru

Задача М393

Условие задачи (1976, № 7) Задача М393 // Квант. — 1976. — № 7. — Стр. 28; 1977. — № 3. — Стр. 31—32.

Найти сумму $$ \phi(0)+\phi\left(\dfrac{1}{n}\right)+\phi\left(\dfrac{2}{n}\right)+\ldots+\phi(1), $$ если $\phi(x)=\dfrac{4^x}{4^x+2}$‍.

М. Левин


Решение задачи (1977, № 3) Задача М393 // Квант. — 1976. — № 7. — Стр. 28; 1977. — № 3. — Стр. 31—32.

Мы решим более общую задачу, именно, когда $\phi(x)=\dfrac{a^{2x+k}}{a^{2x}+a}$‍,‍ где $k$‍‍ — любое действительное число, и $a\gt0$‍‍ (положив $k=0$‍,$a=2$‍,‍ получим ответ задачи М393).

Найдём выражение для $\varphi(1-x)$‍:‍ $$ \varphi(1-x)=\frac{a^{-2x+k+2}}{a^{-2x+2}+a}=\frac{a^{k+1}}{a^{2x}+a}. $$ Сложив $\varphi(1-x)$‍‍ и $\varphi(x)$‍,‍ получим: $$ \varphi(x)+\varphi(1-x)=\frac{a^{2x+k}+a^{k+1}}{a^{2x}+a}=a^k. $$ Пусть искомая сумма равна $S$‍.‍ Тогда $$\begin{gather*} S=\varphi(0)+\varphi\left(\dfrac{1}{n}\right)+\ldots+\varphi\left(\dfrac{n-1}{n}\right)+\varphi(1),\\ S=\varphi(1)+\varphi\left(\frac{n-1}{n}\right)+\ldots+\varphi\left(\dfrac{1}{n}\right)+\varphi(0). \end{gather*}$$ Складывая эти два равенства и принимая во внимание, что $$\begin{gather*} \varphi(0)+\varphi(1)=\varphi\left(\dfrac{1}{n}\right)+\varphi\left(\dfrac{n-1}{n}\right)=\ldots\\ \ldots=\varphi(x)+\varphi(1-x)=a^k, \end{gather*}$$ получаем $$ 2S=(n+1)a^k, $$ то есть $S=\dfrac{1}{2}(n+1)a^k$‍

Итак, ответ в задаче M393 следующий: $$ S=\dfrac{1}{2}(n+1). $$

С. Т. Берколайко


Метаданные Задача М393 // Квант. — 1976. — № 7. — Стр. 28; 1977. — № 3. — Стр. 31—32.

Предмет
Математика
Условие
Решение
Номера

1976. — № 7. — Стр.  [условие]

1977. — № 3. — Стр.  [решение]

Описание
Задача М393 // Квант. — 1976. — № 7. — Стр. 28; 1977. — № 3. — Стр. 31‍—‍32.
Ссылка
https://www.kvant.digital/problems/m393/