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

Задача М573

Условие задачи (1979, № 7) Задача М573 // Квант. — 1979. — № 7. — Стр. 22; 1980. — № 7. — Стр. 24.

Через точку $O$‍

  1. на плоскости,
  2. в пространстве

проведено 1979 прямых, никакие две из которых не перпендикулярны друг другу. На прямой $l_1$‍‍ взята произвольная точка $A_1$‍,‍ отличная от $O$‍.‍ Докажите, что можно выбрать на каждой из остальных прямых по точке $A_i \in l_i$‍($i=2$‍,‍ 3, $\ldots$‍,‍ 1979) так, чтобы следующие 1979 пар прямых были взаимно перпендикулярны: $$ \begin{gathered} (A_1A_3)\perp l_2,\quad (A_2A_4)\perp l_3,\quad\ldots,\quad (A_{i-1}A_{i+1}) \perp l_i,\quad\ldots\\\ldots,\quad (A_{1977}A_{1979})\perp l_{1978},\quad (A_{1978}A_1)\perp l_{1979},\quad (A_{1979}A_2)\perp l_1. \end{gathered} $$

Б. Агафонов

Всесоюзная математическая олимпиада школьников (1979 год, 9 класс)


Изображения страниц

Решение задачи (1980, № 7) Задача М573 // Квант. — 1979. — № 7. — Стр. 22; 1980. — № 7. — Стр. 24.

Выберем на каждой прямой $l_i$‍‍ по единичному вектору $e_i$‍.‍ Тогда для точек $A_i\in l_i$‍‍ можно написать $\overrightarrow{OA_i}=a_i\overrightarrow{e_i}$‍.‍ Условие перпендикулярности прямых $A_iA_{i+2}$‍‍ и $l_{i+1}$‍‍ можно записать в виде $\overrightarrow{A_iA_{i+2}}\cdot\overrightarrow{e_{i+1}}=0$‍,‍ или, поскольку $$\begin{gathered} \overrightarrow{A_iA_{i+2}}=\overrightarrow{OA_{i+2}}-\overrightarrow{OA_i},\\ (a_{i+2}\overrightarrow{e_{i+2}}-a_i\overrightarrow{e_i})\cdot\overrightarrow{e_{i+1}}=0, \end{gathered}$$ т. е. $$ a_{i+2}\overrightarrow{e_{i+1}}\cdot\overrightarrow{e_{i+2}}=a_i\overrightarrow{e_i}\cdot\overrightarrow{e_{i+1}}. $$

Положим $\overrightarrow{e_i}\cdot\overrightarrow{e_{i+1}}=c_i$‍($i=1$‍,‍ 2, $\ldots$‍,‍ 1979; $c_i$‍‍ — косинус угла между вектором $\overrightarrow{e_i}$‍‍ и следующим по номеру вектором $\overrightarrow{e_{i+1}}$‍;$c_i\ne0$‍).‍ Мы получим формулу $$ a_{i+2}=a_i\dfrac{c_i}{c_{i+1}},\tag{*} $$ которая позволяет последовательно определить по точке $A_1$‍‍ точки $A_3$‍,$A_5$‍,$\ldots$‍,$A_{1977}$‍,$A_{1979}$‍,$A_2$‍,$A_4$‍,$\ldots$‍,$A_{1978}$‍,‍ и, наконец, снова точку $A_1'$‍‍ на прямой $l_1$‍,‍ которая будет совпадать с точкой $A_1$‍:‍ в силу формулы (*) $$ a_1'=a_1\dfrac{c_1}{c_2}\cdot\dfrac{c_3}{c_4}\cdot\ldots\cdot\dfrac{c_{1979}}{c_1}\cdot\dfrac{c_2}{c_3}\cdot\ldots\cdot\dfrac{c_{1978}}{c_{1979}}=a_1. $$

(Формулу (*), конечно же, можно получить, рассматривая также проекции точек $A_i$‍,$A_{i+2}$‍‍ на прямую $l_{i+1}$‍,‍ — эти проекции должны совпадать, так как $(A_iA_{i+2})\perp l_{i+1}$‍.)

Н. Б. Васильев


Метаданные Задача М573 // Квант. — 1979. — № 7. — Стр. 22; 1980. — № 7. — Стр. 24.

Предмет
Математика
Условие
Решение
Номера

1979. — № 7. — Стр.  [условие]

1980. — № 7. — Стр.  [решение]

Описание
Задача М573 // Квант. — 1979. — № 7. — Стр. 22; 1980. — № 7. — Стр. 24.
Ссылка
https://www.kvant.digital/problems/m573/