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

Задача М754

Условие задачи (1982, № 7) Задача М754 // Квант. — 1982. — № 7. — Стр. 39; 1982. — № 12. — Стр. 24.

  1. Существуют ли многочлены $P=P(x,y,z)$‍,$Q=Q(x,y,z)$‍,$R=R(x,y,z)$‍‍ от переменных $x$‍,$y$‍,$z$‍‍ такие, что выполнено тождество $$ (x-y+1)^3P+(y-z-1)^3Q+(z-2x+1)^3R=1? $$
  2. Тот же вопрос для тождества $$ (x-y+1)^3P+(y-z-1)^3Q+(z-x+1)^3R=1. $$

П. Гусятников, Ю. В. Нестеренко

Всесоюзная математическая олимпиада школьников (1982 год, 10 класс)


Изображения страниц

Решение задачи (1982, № 12) Задача М754 // Квант. — 1982. — № 7. — Стр. 39; 1982. — № 12. — Стр. 24.

а) Ответ: не существуют. Заметим, что система уравнений $$ x-y+1=0,\quad y-z-1=0,\quad z-2x+1=0 $$ имеет решение $(x,y,z)=(1,2,1)$‍.‍ При подстановке этих значений переменных в рассматриваемое тождество множители при многочленах $P$‍,$Q$‍‍ и $R$‍,‍ а с ними и вся левая часть, обращаются в нуль, и тождество нарушается, какие бы многочлены мы ни выбрали.

б) Ответ: существуют. Пусть $f=x-y+1$‍,$g=y-z-1$‍,$h=z-x+1$‍,‍ тогда $f+g+h=1$‍‍ при всех значениях $x$‍,$y$‍‍ и $z$‍.‍ Возведя последнее тождество в седьмую степень, получим, что 1 представляется в виде суммы слагаемых вида $f^k\cdot g^l\cdot h^m$‍,‍ где $k$‍,$l$‍,$m\ge0$‍‍ и $k+l+m=7$‍,‍ а значит, хотя бы одно из чисел $k$‍,$l$‍,$m$‍‍ не меньше 3. Таким образом, каждое из этих слагаемых делится или на $f^3$‍,‍ или на $g^3$‍,‍ или на $h^3$‍.‍ Группируя все слагаемые, делящиеся на $f^3$‍,‍ и вынося $f^3$‍‍ за скобки, получим $f^3\cdot P$‍.‍ Группируя те из оставшихся слагаемых, которые делятся на $g^3$‍,‍ получим $g^3\cdot Q$‍.‍ Сумма остальных слагаемых равна $h^3\cdot R$‍($P$‍,$Q$‍‍ и $R$‍‍ — какие-то многочлены от $x$‍,$y$‍,$z$‍).‍ В итоге мы получим тождество нужного вида: $$ f^3\cdot P+g^3\cdot Q+h^3\cdot R=1. $$

От редакции. Эти задачи наводят на мысль, что верна общая теорема: если многочлены $F_1$‍,$F_2$‍,$\ldots$‍,$F_m$‍‍ (от одного или нескольких переменных) не обращаются одновременно в нуль, то найдутся такие многочлены $P_1$‍,$P_2$‍,$\ldots$‍,$P_m$‍,‍ что $F_1P_1+F_2P_2+\ldots+F_mP_m=1$‍. Такая теорема в самом деле верна, если учитывать не только действительные, но и комплексные значения переменных‍. Более того, эта теорема — частный случай знаменитой теоремы Гильберта о корнях: если многочлен $G$‍‍ обращается в $0$‍‍ при всех тех (комплексных) значениях переменных, при которых одновременно $F_1=0$‍,$\ldots$‍,$F_m=0$‍,‍ то существуют многочлены $P_1$‍,$P_2$‍,$\ldots$‍,$P_m$‍‍ и натуральное число $r$‍‍ такие, что $$ F_1P_1+F_2P_2+\ldots+F_mP_m=G^r. $$

П. Гусятников, Ю. В. Нестеренко


Метаданные Задача М754 // Квант. — 1982. — № 7. — Стр. 39; 1982. — № 12. — Стр. 24.

Предмет
Математика
Условие
,
Решение
,
Номера

1982. — № 7. — Стр.  [условие]

1982. — № 12. — Стр.  [решение]

Описание
Задача М754 // Квант. — 1982. — № 7. — Стр. 39; 1982. — № 12. — Стр. 24.
Ссылка
https://www.kvant.digital/problems/m754/