Problem 1
Kolik různých trojúhelníků s celočíselnými délkami stran má obvod ? Které to jsou?
Show / hide answer
Show / hide solution
Problem 2
V růžovém království se platí mincemi v hodnotě a . Určete největší částku, která se nedá pomocí těchto mincí přesně zaplatit.
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Do hodnoty 7 umíme zaplatit jen čísla dělitelná třemi. Od sedmičky nahoru zaplatíme čísla dávající po dělení třemi zbytek 0 nebo 1. Od čtrnáctky už zaplatíme všechny sumy. 12 a 13 dávají zbytek 0 a 1, proto je největším nezaplatitelným číslem číslo 11.
Problem 3
V cukrárně prodávají kremrole, věnečky a trubičky. Kolika způsoby si můžeme koupit právě 6 sladkostí, jestliže chceme od každého druhu alespoň jednu, ale nejvýš dva věnečky?
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Problem 4
Máme pět červených karet s čísly a čtyři modré s čísly . Jak je potřeba všechny karty uspořádat do řady, aby se střídaly barvy a každé číslo na modré kartě bylo dělitelné čísly na sousedních kartách?
Show / hide answer
5, 5, 1, 3, 3, 6, 2, 4, 4 nebo obráceně.
Show / hide solution
Řada musí začínat a končit červenou kartou, protože je červených o jedna víc a mají se střídat. Řada musí začínat a končit čísly 5 a 4, protože tato čísla mají mezi modrými čísly vždy jen jeden násobek a nemůžou sousedit s více (dvěma) modrými kartami. Postavíme si „5“ na začátek, „4“ na konec, a doplňujeme postupně čísla. Ze zbývajících čísel můžeme doplnit vždy jen jediné.
Problem 5
Čtverci o obsahu je vepsána kružnice a té je vepsán rovnostranný trojúhelník o obsahu . Určete poměr obsahů .
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Označme stranu čtverce . Pak a
Poměr je
.
Problem 6
Najděte všechna reálná čísla , která pro libovolné reálné splňují
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Problem 7
Na strany čtverce se stranou délky umístíme zvenku rovnostranné trojúhelníky , , a . Spočtěte obsah čtyřúhelníka .
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Problem 8
Najděte největší násobek čísla , v jehož desítkovém zápisu jsou každé dvě cifry různé. Poznámka: desítkový zápis je běžně používaný zápis číslicemi 0 až 9.
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Problem 9
U cesty stojí dva sloupy vysoké a metrů. Z vršku každého z nich vede napnuté lano do spodku druhého. V jaké výšce se lana protínají?
Show / hide answer
m.
Show / hide solution
Označme si délky jako na obrázku.
Všechny délky jsou v metrech. Z podobností trojúhelníků dostáváme
, kde 4 a 6 jsou délky sloupů. Pak z předchozích dvou rovností dostáváme
Po úpravě
m.
Problem 10
Jaký je ciferný součet čísla ?
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Je . Číslo je tvořeno číslicemi 1, 2, 5 a sto dvaceti pěti 0. Proto je jeho ciferný součet roven 8.
Problem 11
Účastníci Jardáč, Franta a Kenny vyhráli na Náboji hromadu cukru, kterou si mají rozdělit mezi sebou v poměru . Pro cenu si však každý z nich přišel jindy a vždy si myslel, že dorazil jako první, tedy sebral si pouze část, která mu podle poměru patřila. Kolik cukru organizátorům soutěže po navštěvě všech tří účastníků zůstalo?
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Problem 12
Pavel a Rasťo si povídali celý večer. Když už jim ale došly nápady, začal Pavel vyjmenovávat všechny dvouprvkové podmnožiny . Rasťo si pokaždé zapsal do notýsku menší ze dvou čísel, která Pavel řekl. Když Pavel s vyjmenováváním skončil, Rasťo všechna čísla v notýsku sečetl. Kolik mu vyšlo?
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Problem 13
Rovnice má řešení a . Najděte všechny takové dvojice .
Show / hide answer
a .
Show / hide solution
Problem 14
Součet několika (ale nejméně dvou) po sobě jdoucích přirozených čísel je . Jaké největší číslo mezi nimi může být?
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Součet dvou po sobě jdoucích čísel je vždy lichý, číslo je ale sudé, proto ho nepůjde jako součet dvou čísel zapsat. Součet tří po sobě jdoucích čísel je dělitelný třemi, číslo však ne. Čtyři po sobě jdoucí přirozená čísla 248, 249, 250, 251 dávají součet menší než 1000 a čísla 249, 250, 251, 252 už dávají součet větší než 1000. Proto ani čtyři čísla nestačí. Pětice 198, 199, 200, 201, 202 už však řeší naši úlohu. Protože je to jediná vyhovující pětice a protože by při zvýšení počtu sčítanců došlo ke zmenšení největšího z nich, je 202 největším vyhovujícím číslem, které můžeme najít.
Problem 15
Zuzka s Háňou hrají následující hru. Na začátku mají přirozené číslo a povolený tah je k němu přičíst nebo odečíst . Kdo dosáhne , vyhrává; tah do záporného čísla je zakázaný. Pro která může Zuzka, která začíná, vždy, nezávisle na tazích Háni, vyhrát?
Show / hide answer
Pro všechna lichá.
Show / hide solution
Zuzčina vyhrávající strategie pro lichá je přičíst v prvním tahu 1 a pak vždycky udělat to, co Háňa před ní neudělala. Například pokud Háňa odečte 3, přičte Zuzka 1. Pokud Háňa přidá 1, Zuzka odečte 3. Takto Háňa nemůže nikdy vyhrát, protože svým tahem vytvoří vždy liché číslo (a vyhrávající 0 je sudé číslo), a Zuzka naopak zajistí, že se po každém kole výsledné číslo o 2 sníží. Tím Zuzka jednou dojde do nuly a vyhraje. Pro sudé Zuzka nemůže vyhrát, protože po svém prvním tahu vytvoří liché číslo a dovolí tak Háně použít proti ní onu výherní strategii pro lichá čísla.
Problem 16
Pavel jednou vzal obdélníkový kus papíru, ustřihl mu roh, čímž získal pětiúhelník a trojúhelník. Pak si všiml, že strany pětiúhelníka mají délku , , , a v nějakém pořadí. Dokážete určit, jaké byly původní rozměry papíru a jak dlouhé strany měl odstřižený trojúhelník?
Show / hide answer
Show / hide solution
Problem 17
Žabák Jardáč skáče pouze celočíselné vzdálenosti. Jednou skákal po úsečce dlouhé z bodu do bodu . Vždy nejprve skočil polovinu vzdálenosti zbývající do bodu , dalším skokem skočil polovinu předchozího skoku zpět. Poté zase polovinu vzdálenosti k bodu a polovinu zpět, a tak dále. Kolik skoků by udělal, než by poprvé musel skočit neceločíselně?
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Zapišme si prvotní vzdálenost jako , a dívejme se na dva Jardovy po sobě jdoucí skoky, jako by je Jarda uskutečnil zaráz. Pak Jarda (jakoby) skočí vždy vzdálenosti, co mu zbývá k bodu , a zbývající vzdálenost k bodu bude po prvním dvojskoku , po druhém dvojskoku , po třetím dvojskoku , … , po jedenáctém dvojskoku , po dvanáctém dvojskoku . V dalším skoku už by Jarda musel skočit neceločíselně, protože polovina z lichého čísla není celé číslo. Celkový počet skoků, které by Jarda udělal, je tedy .
Problem 18
Nalezněte nejmenší přirozené číslo začínající číslicí , které se po odebrání této první číslice zmenší na své původní hodnoty.
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Problem 19
Pro kolik přirozených čísel platí ? Poznámka: značí nejmenší společný násobek čísel .
Show / hide answer
Show / hide solution
Problem 20
Zjednodušte výraz
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Upravujme výraz:
Problem 21
Pro přirozená čísla platí, že a . Zjistěte součet .
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Problem 22
Jarda si vybral pět čísel z množiny a řekl Zuzce jejich součin. Zuzka se snažila zjistit, zda je součet Jardových čísel sudý nebo lichý. Po chvíli usoudila, že se to zjistit nedá. Jaký byl onen součin, který Jarda Zuzce pověděl?
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Poví-li Jarda Zuzce součin svých pěti čísel, sdělí jí tím zároveň součin dvou čísel, která si nevybral. Obdobně, nemůže-li Zuzka zjistit, zda je součet Jardových čísel sudý či lichý, nemůže to zjistit ani o součtu těch zbylých. Stačí nám tedy určit součin těch čísel, která si Jarda nevybral. Pak hledáme takové číslo, které se dá zapsat více způsoby jako součin čísel z tak, že součty jednotlivých činitelů mají různou paritu. Takové číslo existuje jen jedno: , přičemž je liché, zatímco je sudé, což přesně chceme. Součin čísel, která si Jarda nevybral je tedy . Snadno dopočteme, že součin vybraných je .
Problem 23
Každá ze tří skříněk má dvě zásuvky, v každé zásuvce je jeden drahokam. V jedné skříňce jsou dva rubíny, v druhé jeden rubín a jeden smaragd a v poslední dva smaragdy. Zvolili jsme si náhodně skříňku a v ní zásuvku. Jestliže jsme v první zásuvce našli rubín, s jakou pravděpodobností bude i ve druhé rubín?
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Problem 24
Kolik existuje čtyřciferných čísel takových, že pro jejich cifry platí ?
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Problem 25
V rovnoramenném lichoběžníku mají základny délky a . Navíc se lichoběžníku dá vepsat kružnice. Jaký je její poloměr?
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Snadno si pomocí pravidla pro tečnový čtyřúhelník a pomocí rovnoramennosti dopočteme, že délky ramen lichoběžníku jsou 13. Spusťme z krajních bodů a středu kratší základny kolmice jako na obrázku (jsou značeny čárkovaně).
Úseky, na které je větší základna rozdělena, jsou délek 5, 4, 4, 5. Protože je délka kterékoli čárkované čáry na obrázku i průměrem vepsané kružnice, stačí pro vyřešení úlohy určit velikost výšky lichoběžníka a vydělit dvěma. Z Pythagorovy věty je tato délka
a poloměr je tedy 6.
Problem 26
Najděte největší podmnožinu množiny takovou, že každé dva její prvky jsou nesoudělné, tedy nemají žádného společného dělitele.
Show / hide answer
a všechna prvočísla do .
Show / hide solution
Čísla v množině mají všechny prvočíselné dělitele menší než 101, každé má jiné prvočíselné dělitele a jen číslo 1 může být bez prvočíselného dělitele. Proto nemůže být čísel v množině víc, než je počet prvočísel do 100 plus 1. Množina \{*; všechna prvočísla do 100\}* má ale přesně tento počet prvků, proto je hledanou největší množinou.
Problem 27
Pro která všechna přirozená čísla platí, že je dělitelné číslem ?
Show / hide answer
Show / hide solution
Problem 28
Mějme kružnici se středem o poloměru a bod takový, že . Tímto bodem veďme tečny ke kružnici , které se jí dotknou v bodech , . Dále si zvolme libovolný bod kratšího oblouku kružnice a jím veďme tečnu ke kružnici . Tato tečna protne úsečky a v bodech a . Určete obvod trojúhelníka .
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Pro obvod platí , neboť tečny ke kružnici z bodu jsou stejně dlouhé.
Dále platí
. Odtud
.
Problem 29
V krychli si vyznačme několik bodů: všechny vrcholy, všechny středy hran, všechny středy stěn a střed krychle. Kolik jsme jich vyznačili? Kolik existuje přímek takových, že procházejí právě dvěma vyznačenými body?
Show / hide answer
Počet bodů je , počet přímek .
Show / hide solution
Z obrázku vidno, že bodů je 27 (třikrát počet na nějaké stěně).
Každé dva body určují přímku. Takto přiřazených přímek ke dvěma bodům je
. Do tohoto součtu jsme ale započítali i přímky, na kterých leží tři body, každou z nich dokonce třikrát (za každou dvojici bodů). Proto musíme od 351 odečíst trojnásobek počtu přímek, na kterých leží tři body. V každém ze tří směrů (zhora—dolů, zleva—doprava, zepředu—dozadu) leží 9 přímek, na nichž leží tři body. Ve směrech stěnových úhlopříček leží vždy tři přímky se třemi body, směrů stěnových úhlopříček je 6. V každém ze čtyř směrů tělesových úhlopříček pak leží jedna přímka, na níž jsou tři body. Pojďme sečíst počet přímek, na nichž leží 3 body:
. Hledaný počet přímek ze zadání je
.
Problem 30
Čtverci se stranou délky je vepsaný čtverec tak, že body , , a leží po řadě na stranách , , a . Body , a leží po řadě na úsečkách , a tak, že je čtverec. Vyjádřete obsah čtverce , jestliže víte, že obsah čtverce je .
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Dorýsujme si do čtverce další čtverec , který je rovnoběžný s .
Poměry obsahů
a
jsou díky stejným úhlům svíraných jednotlivými čtverci stejné, proto jestliže zadání praví
a
, pak
. Poměr
je odmocninou poměru obsahů, tedy
, z čehož díky
dostaneme
. Dopočítejme
. Obsah malého čtverce
je už maličkostí:
.
Problem 31
Jak lze rozdělit kruh na 7 částí se stejným obsahem jenom s pomocí pravítka (bez míry, bez délek, pravítko může být libovolně dlouhé) a kružítka? Není nutné rýsovat, ale je nutné ukázat postup konstrukce.
Show / hide answer
Dvě z možných řešení, mohou existovat i další. Součástí řešení je i postup konstrukce.
Show / hide solution
Problem 32
V trojúhelníku je těžnice na stranu kolmá na těžnici na stranu . Určete délku strany , víte—li navíc , .
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Označme si délky podle obrázku.
Pak podle Pythagorovy věty použité na trojúhelníky
, platí
což po sečtení dává
. Z potřetí použité Pythagorovy věty dostáváme
Odtud
.
Problem 33
Nad přeponou pravoúhlého trojúhelníku leží zvenku čtverec . Určete , víte-li a .
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Pro vyřešení si dokreslíme ke straně čtverce trojúhelník shodný s em.
Úhly do sebe pěkně zapadnou, proto je
. Ke spočítání
můžeme použít Pythagorovu větu:
.
Problem 34
Určete počet řešení rovnice
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Problem 35
Kenny, Luboš a Monika postupně házejí poctivou mincí (pravděpodobnosti padnutí orla a panny jsou stejné). Všichni tři hrají hru, která vypadá následovně. Nejprve hodí Kenny, pak Luboš, pak Monika, pak zase Kenny, tak pořád dokola, dokud prvnímu z nich nepadne panna, a to je vítěz. S jakou pravděpodobností vyhraje Luboš?
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Označme pravděpodobnosti výher Kennyho, Luboše a Moniky symboly , , . Pravděpodobnost, že vyhraje Kenny je určitě dvakrát větší, než že vyhraje Luboš, protože jen s poloviční pravděpodobností se Luboš vůbec dočká svého tahu, a až se ho dočká, tak přejmenováním účinkujících dostaneme analogickou situaci jako na začátku. Podobně má Luboš dvakrát větší šanci na výhru než Monika. Proto jsou poměry . Remízou hra skončit nemůže, proto vždy nakonec někdo vyhraje, takže je , a pravděpodobnost dopočítáme snadno přes poměr . Výsledek je .
Problem 36
V rovině leží 8 bodů tak, že žádné tři neleží na jedné přímce. Kolik nejvíc trojúhelníků s vrcholy v těchto bodech lze vytvořit tak, aby měla každá dvojice trojúhelníků společný nejvýše jeden vrchol? Poznámka: překrývání trojúhelníků je povolené.
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Problem 37
Kuba s Pavlem namalovali na zeď tři kruhy, jejichž středy leží ve vrcholech rovnostranného trojúhelníka se stranou délky a poloměry rovnými délce strany. Vzniklo jim sedm částí a každou by chtěli natřít jinou barvou. Kolik je bude celý obrazec stát, jestliže ceny natření jedné čtvereční jednotky jsou jako na obrázku níže?
Show / hide answer
korun.
Show / hide solution
Problem 38
Vypočtěte hodnotu .
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Upravujme výraz pomocí vzorce pro dvojnásobný úhel, pravidel pro rozšiřování zlomku a vlastnosti :
Problem 39
Funkce splňuje pro všechna reálná , dále pro z intervalu . Najděte nejmenší kladné , pro které platí .
Show / hide answer
.
Show / hide solution
K řešení vede představa, jak vlastně funkce vypadá.
Na intervalu
je tvar na obrázku vlevo. Celou funkci pak (na kladných číslech) dostaneme tak, že si „zkopírujeme“ interval
na interval
a třikrát zvětšíme. Pro následující intervalyi
provedeme totéž. V každém intervalu
nabývá funkce maxima v jeho prostředku a toto maximum je rovno
. Hledejme teď
takové, že
. Takovým
je
(
). Zřejmě
, protože je funkce
po částech lineární a 2008 je blíže 2187 než 729. Teď už hledáme jen
, pro které
. Takové
může ležet nejblíže v intervalu
, protože maximum v předchozích intervalech je
. Od čísla 243 jde funkce lineárně nahoru, a my jen čekáme, kdy
vystoupá na hodnotu 179. To se stane přesně v bodě
.
Problem 40
Kouzelný automat umí vyplatit částku pomocí mincí v hodnotě od do . Kolika způsoby to může udělat, jestliže má dostatek každé hodnoty platidla? Při vyplácení záleží na pořadí.
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Jednotlivé mince o hodnotě si představme jako jednotkových mincí, které vypadnou z automatu téměř zaráz. Potom jakoby automat vrací jednotkové mince po dávkách. Dejme tomu, že automat vyplatí mincí v dávkách. Počet možností, jak mohl tyto dávky naporcovat, je stejný, jako počet způsobů, kolika můžeme mezi jednotkových mincí v řadě vložit přepážek, přičemž dvě přepážky nesmí být vedle sebe. Představme si tedy, že máme řadu mincí a mezi nimi volných políček (mince — políčko — mince — políčko — … — políčko — mince), na která můžeme umísťovat přepážky. To lze udělat způsoby. Pokud uvažujeme postupně , dostaneme podle binomické věty
Problem 41
Najděte největší takové, že .
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Postupně rozkládejme závorky podle vzorce a dostaneme
Číslo
dává po dělení 4 zbytek 1, proto
dá po dělení čtyřmi zbytek 2, a je tedy dělitelné dvěma, ale čtyřmi už ne. Proto si můžeme za každou z prvních 9 závorek zapsat jednu dvojku do čísla
, z poledních dvou závorek pak další tři dvojky. Celkový počet dvojek v rozkladu na součin je 12 a největší
, pro které
, je taky 12.
Problem 42
Nechť je největší dvojciferné přirozené číslo, pro které existuje celé číslo a prvočíslo tak, že platí Která jsou čísla , a ?
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Pro začátek si rovnici upravíme na
Máme hledat největší dvojciferné číslo
, tak zkusíme zvolit
a doufáme, že najdeme příslušná
a
. Nyní máme
Ježto je
prvočíslo, vidíme, že pravá strana se dá rozložit na součin dvou celých čísel jen málo způsoby
Každá z možností nám určí hodnoty závorek
a
a my jsme schopni
a
dopočítat a zjistit tak, jestli vyhovují zadání úlohy. Rozebráním všech případů nalezneme jediné řešení
.
Problem 43
Víme, že pro reálná čísla platí a . Jakých hodnot může nabývat ?
Show / hide answer
Je to vždy .
Show / hide solution
Podívejme se, jakou část prostoru vyplňují trojice , které vyhovují podmínkám ze zadání. První podmínka je vlastně rovnicí roviny, takže množina bodů splňujících je rovina v . Druhá podmínka určuje též rovinu a průsečnice těchto rovin je přímka, která splňuje obě podmínky. Vyjádřeme si tuto přímku. Dosazením \,*\,*\,* do \,* dostaneme , po úpravě . Vyjádření je . Pokud vyhovuje zadání, pak tedy nutně pro nějaké . Dosazením do výrazu dostáváme řešení
Problem 44
Najděte přirozené číslo , pro které platí
Show / hide answer
Show / hide solution
Vzpomene si na součtový vzorec pro tangens
a zjevnou identitu
. Nyní spočteme
Vidíme, že jsme schopni vyjádřit součet dvou hodnot funkce arkustangens pomocí její jedné hodnoty. Víme-li, že
, stačí nám to, abychom se opakováním tohoto postupu dopočítali k řešení
.
Problem 45
Uvažujme posloupnosti skládající se pouze z písmen a takové, že každý souvislý úsek po sobě jdoucích písmen (který už nejde prodloužit) má sudou délku a úsek písmen lichou délku. Jsou to například , , . Najděte počet takových posloupností délky .
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Označme si , resp. počet vyhovujících posloupností délky , které končí písmenem , resp. . Chceme-li určit , víme, že každá taková poslouponost končí dvěma písmeny . Tedy na pozici musí být také , proto nás zajímá pouze počet řetězců délky . Těch je . Máme tedy vztah . Podobně odvodíme též vztah . Snadno určíme, že , , , a pomocí odvozených rekurentních vztahů dopočteme počet všech vyhovujících posloupností jako .
Problem 46
V trojúhelníkové tabulce čísel jsou v prvním řádku čísla . Každý další řádek má o jedno číslo méně a jeho členy jsou součty čísel nad ním (takže druhý řádek je ). Kolik čísel z trojúhelníka je dělitelných ?
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Problem 47
Najděte počet osmic nezáporných celých čísel splňujících pro a
Show / hide answer
.
Show / hide solution
Součet si převeďme na
a nyní si uvědomíme klíčovou věc. Kdykoliv teď zvolíme za
-tou závorku konkrétní nezáporné celé číslo, existuje
právě jeden způsob, jak toto číslo pomocí nezáporných celých čísel
, vyjádřit. To platí právě díky nerovnostem
. Nyní už stačí tedy spočítat počet způsobů, jak vyjádřit
pomocí součtu
nezáporných čísel. Představme si celkem 22 políček v řadě za sebou, na které umístíme 19 puntíků a 3 přepážky, přičemž počet puntíků od začátku k první přepážce bude hodnota prvního nezáporného čísla, počet puntíků mezi první a druhou přepážkou bude hodnota druhého nezáporného čísla, a tak dál. To můžeme udělat
způsoby.