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

Задача М562

Условие задачи (1979, № 5) Задача М562 // Квант. — 1979. — № 5. — Стр. 22; 1980. — № 4. — Стр. 32.

На отрезке $[0;1]$‍‍ задано множество $M$‍,‍ являющееся объединением нескольких отрезков, такое, что расстояние между любыми двумя точками из $M$‍‍ не равно $0{,}1$‍.‍ Докажите, что сумма длин отрезков, составляющих $M$‍,‍ меньше

  1. $0{,}55$‍;
  2. $0{,}5$‍.

А. Кац, ученик 10 класса


Изображения страниц

Решение задачи (1980, № 4) Задача М562 // Квант. — 1979. — № 5. — Стр. 22; 1980. — № 4. — Стр. 32.

а) Обозначим сумму длин отрезков, составляющих множество $M$‍,‍ через $S$‍.‍ Сдвинем множество $M\subset[0;1]$‍‍ вправо на расстояние $0{,}1$‍.‍ Полученное множество $N$‍‍ не имеет общих точек с $M$‍,‍ поскольку в $M$‍‍ нет двух точек на расстоянии $0{,}1$‍.‍ Но оба конгруэнтных множества $M$‍‍ и $N$‍‍ помещаются на отрезке $[0;1{,}1]$‍‍ длины $1{,}1$‍.‍ Таким образом, $2S\lt1{,}1$‍,‍ откуда $S\lt0{,}55$‍.

б) Разобьём отрезок $[0{;}1]$‍‍ на десять одинаковых отрезков $A_0A_1$‍,$A_1A_2$‍,$\ldots$‍,$A_9A_{10}$‍.‍ Расположим эти отрезки один над другим, как на рисунке 1, после чего спроектируем все отрезки на самый нижний отрезок $A_0A_1$‍.‍ Докажем, что в любую точку отрезка $A_0A_1$‍‍ спроектируется не более пяти точек из множества $M$‍.‍ В самом деле, если некоторая вертикальная прямая пересекает не менее шести отрезков, принадлежащих $M$‍,‍ то найдутся два соседних отрезка $A_iA_{i+1}$‍‍ и $A_{i+1}A_{i+2}$‍,‍ пересекающихся с этой прямой в точках, принадлежащих множеству $M$‍‍ (рис. 2). На отрезке $[0;1]$‍‍ расстояние между этими точками будет равно $0{,}1$‍‍ (рис. 3), что противоречит условию. Поэтому в каждую точку отрезка $A_1A_2$‍‍ длины $0{,}1$‍‍ проектируется не более пяти точек из множества $M$‍.‍ Из этого сразу следует, что суммарная длина отрезков, составляющих множество $M$‍,‍ меньше $0{,}1\cdot5=0{,}5$‍.

Рис. 1
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 2
Рис. 3
Рис. 3

А. Кац


Метаданные Задача М562 // Квант. — 1979. — № 5. — Стр. 22; 1980. — № 4. — Стр. 32.

Предмет
Математика
Условие
Решение
Номера

1979. — № 5. — Стр.  [условие]

1980. — № 4. — Стр.  [решение]

Описание
Задача М562 // Квант. — 1979. — № 5. — Стр. 22; 1980. — № 4. — Стр. 32.
Ссылка
https://www.kvant.digital/problems/m562/