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

Задача М458

Условие задачи (1977, № 8) Задача М458 // Квант. — 1977. — № 8. — Стр. 42; 1978. — № 6. — Стр. 44—45.

Написан многочлен $x^{10}+{*}x^9+{*}x^8+\ldots+{*}x^2+{*}x+1$‍.‍ Двое играют в такую игру. Сначала первый заменяет любую из звёздочек некоторым числом, затем второй заменяет числом любую из оставшихся звёздочек, затем снова первый заменяет одну из звёздочек числом и т. д. (всего 9 ходов). Если у полученного многочлена не будет действительных корней, то выигрывает первый игрок, а если будет хотя бы один корень — выигрывает второй. Может ли второй игрок выиграть при любой игре первого?

Д. Бернштейн, И. Бернштейн

Всесоюзная математическая олимпиада школьников (XI, 1977 год, 10 класс)


Решение задачи (1978, № 6) Задача М458 // Квант. — 1977. — № 8. — Стр. 42; 1978. — № 6. — Стр. 44—45.

Да, может. Покажем, как для этого второй игрок должен играть.

Всего нужно заменить на числа 9 звёздочек — 5 при нечётных степенях и 4 при чётных. Каждым ходом второй игрок должен ставить любой коэффициент при степени, имеющей противоположную чётность по отношению к коэффициенту, который только что поставил его противник. Тогда после семи ходов останется 2 звёздочки при степенях $x^k$‍‍ и $x^l$‍,‍ причём хотя бы одно из чисел $k$‍‍ и $l$‍‍ нечётно, и ход будет у второго игрока. Пусть $P$‍‍ — многочлен, который получится, если заменить звёздочки при $x^k$‍‍ и $x^l$‍‍ нулями, $\alpha$‍‍ — коэффициент при $x^k$‍‍ и $\beta$‍‍ — коэффициент при $x^l$‍,‍ который поставят игроки; тогда после замены всех звёздочек получится многочлен $f(x)=P(x)+\alpha x^k+\beta x^l$‍.

Разберём два случая.

а) $k$‍‍ чётно, $l$‍‍ нечётно. Тогда, $$\begin{gather*} f(1)=P(1)+\alpha+\beta,\\ f(-1)=P(-1)+\alpha-\beta,\\ f(1)+f(-1)=P(1)+P(-1)+2\alpha. \end{gather*}$$ Второй игрок должен выбрать $\alpha=\dfrac12\big(-P(1)-P(-1)\big)$‍.

Тогда независимо от последнего хода первого игрока окажется, что $f(1)+f(-1)=0$‍.‍ Значит, либо $f(1)=f(-1)=0$‍,‍ либо $f(1)$‍‍ и $f(-1)$‍‍ имеют разные знаки, и тогда на отрезке $[-1; 1]$‍‍ у многочлена $f$‍‍ будет корень (рис. 3).

Рисунок 3

б) $k$‍‍ и $l$‍‍ нечётны. Тогда $$\begin{gather*} f(-1)=P(-1)-\alpha-\beta,\\ f(2)=P(2)+2^k\alpha+2^l\beta,\\ 2^lf(-1)+f(2)=c+(2^k-2^l)\alpha, \end{gather*}$$ где $c=2^lP(-1)+P(2)$‍.‍ Второй игрок должен выбрать $\alpha=\dfrac{c}{2^l-2^k}$‍.‍ Тогда независимо от последнего хода первого игрока окажется, что $2^lf(-1)+f(2)=0$‍.‍ Значит, либо $f(-1)=f(2)=0$‍,‍ либо $f(-1)$‍‍ и $f(2)$‍‍ имеют разные знаки, так что на отрезке $[-1; 2]$‍‍ есть корень.

И. Н. Бернштейн


Метаданные Задача М458 // Квант. — 1977. — № 8. — Стр. 42; 1978. — № 6. — Стр. 44—45.

Предмет
Математика
Условие
,
Решение
Номера

1977. — № 8. — Стр.  [условие]

1978. — № 6. — Стр.  [решение]

Описание
Задача М458 // Квант. — 1977. — № 8. — Стр. 42; 1978. — № 6. — Стр. 44‍—‍45.
Ссылка
https://www.kvant.digital/problems/m458/