Тринадцатое задание базовой части — симметрические выражения. Тебе дают не сами числа, а их сумму и произведение (или одну готовую комбинацию), и просят значение выражения, составленного из тех же чисел. Итог в обеих задачах банка — одно число: 2514 и −9.
[!] Работа всё равно письменная. У ДВИ нет части с кратким ответом: обе части сдаются с решением, и короткий числовой итог должен быть получен обоснованным ходом.
Задач в слоте всего две, и обе построены на одной идее: сами числа находить не надо. В 18712 дана система x+y=2, xy=−5 — и её не решают. В 20722 дано условие x2+x225=91 — и x из него тоже не ищут. Искомое выражается через то, что уже дано, за две-три строки.
Приёма, встретившегося дважды, в слоте нет: одна задача про две переменные, другая про одну. Так что натренироваться повторением здесь не на чем — надо просто держать в голове короткий список тождеств.
Какие темы встречаются
Разбор обеих задач слота даёт два сюжета — по одному на задачу.
Симметрическая функция двух переменных через s=x+y и p=xy — 1 задача из 2 (18712). Дана система, спрашивают x21+y21.
Замена t=x−xa — 1 задача из 2 (20722). Дано x2+x225=91, спрашивают наименьшее значение x−x5.
Слот стоит читать вместе с соседним — заданием 8. Там тот же аппарат, но сумма и произведение восстанавливаются по коэффициентам квадратного уравнения (теорема Виета); здесь они даны в условии напрямую. Список тождеств один и тот же, поэтому выучить его выгодно вдвойне.
Различаются задачи одним важным местом. В 18712 ответ получается прямым вычислением и вопросов не вызывает. В 20722 после возведения в квадрат выходит t2=81, то есть два кандидата ±9, и просят наименьший — значит, придётся отдельно доказать, что −9 действительно достигается. Формула сама этого не говорит.
Главные формулы и приёмы
Листа справочных материалов на ДВИ не выдают. Тождества ниже нужно уметь выписать по памяти — они и есть решение.
Разбор примеров
Пример 1. Задача 18712
Дана система уравнений
{x+y=2,xy=−5.
Найдите x21+y21.
Приводим к общему знаменателю
x21+y21=x2y2y2+x2.
Выражение определено: xy=−5=0, значит ни x, ни y не равны нулю. Теперь и числитель, и знаменатель — симметрические, и оба выражаются через данные.
Числитель через сумму и произведение
x2+y2=(x+y)2−2xy=22−2⋅(−5)=4+10=14.
Вот здесь стоит остановиться. Произведение отрицательно, поэтому −2xy=−2⋅(−5)=+10: вычитание отрицательного даёт прибавление. Ошибка знака в этом месте даёт 4−10=−6 — сумма квадратов вышла бы отрицательной, что невозможно и что сразу видно.
Знаменатель
x2y2=(xy)2=(−5)2=25.
Квадрат гасит знак — минуса здесь быть не может.
Складываем
x21+y21=2514.
Независимая проверка
Числа x и y — корни уравнения t2−2t−5=0, то есть 1±6 (они действительны: s2−4p=4+20=24>0). Тогда (1±6)2=7±26, и
7−261+7+261=49−24(7+26)+(7−26)=2514.
Сходится. Заметь, во что обошлась «честная» дорога: два радикала, сопряжённые знаменатели и вчетверо больше письма — при том же ответе.
Пример 2. Задача 20722
Найдите наименьшее значение, которое может принимать выражение x−x5, если известно, что x2+x225=91.
Вводим замену
t=x−x5.
Возводим в квадрат и смотрим, что получилось:
t2=x2−2⋅x⋅x5+x225=x2+x225−10.
Средний член оказался числом −10 — переменная в нём сократилась. Ради этого замена и берётся.
Подставляем данное условие
t2=91−10=81⟹t=±9.
Обрати внимание: x мы так и не нашли и не собираемся.
Проверяем, что −9 достижимо
Просят наименьшее значение, поэтому мало получить кандидата −9 — надо показать, что он действительно принимается. Равенство x−x5=−9 равносильно
x2+9x−5=0,D=81+20=101>0.
Корни существуют и ненулевые (при x=0 левая часть равна −5=0). Для них t=−9, а значит x2+x225=t2+10=91 — исходное условие выполнено.
Ответ
Значение t=−9 достижимо и меньше, чем 9. Наименьшее значение равно −9.
Если бы дискриминант оказался отрицательным, кандидат −9 пришлось бы отбросить, и ответом стало бы 9 — поэтому шаг с проверкой не формальность.
Типичные ошибки
Чек-лист
Проверь себя
Дано x+y=2 и xy=−5. Чему равно x2+y2?
Чему равно x21+y21?
Чему равно (x−x5)2?
Получилось t2=81, и просят наименьшее значение t. Что писать?