Cím: 1996. A matematika és fizika TOTÓ eredménye
Füzet: 1997/március, 174. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Egyéb írások

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

A múlt havi számunkban közreadtuk az 1996. évi Téli Ankéton meghirdetett TOTÓ kérdéseit. A telitalálatos szelvény: 1,-,x,2,x,1,x,2,x,x,x,x,2,2.
Az egyik feladatot (a másodikat!) sajnos hibás számadatokkal tettük közzé, s így a helyes megoldás nem szerepelt a felkínált lehetőségek között. A szabályos 12-szög belsejében ténylegesen 301 olyan pont van, amelyen legalább két átló átmegy. (Szerencsére ezen feladat értékelése nélkül is ugyanaz marad a nyertesek sorrendje, mint amilyen sorrendet az Ankéton és a múlt havi számunkban közzétettünk!)
Néhány megjegyzés a totószelvényen szereplő ,,trükkösebb feladatok'' megoldásáról.
3. Egy gömb felületén n (konkrétan n=8) azonos elektromos töltésű kicsiny golyócska szabadon mozoghat. Hogy helyezkednek el a golyócskák stabil egyensúlyi helyzetükben? ‐ ez volt a kérdés. Szimmetria-érzékünk azt súgja, hogy a lehető legszabályosabb alakzat, tehát egy kocka csúcspontjai jelölik ki a stabil egyensúlyi helyzetet. Érdekes módon ez nem igaz! A rendszer energiáját csökkenthetjük, ha a kocka egyik lapját a középpontja körül 45-kal elforgatjuk, s a szemközti laptól mért távolságát is megváltoztatjuk egy kicsit. Ez a helyzet lesz a legkisebb energiájú, tehát biztosan stabil állapot, a kockáról pedig be lehet látni, hogy instabil egyensúlynak felel meg.
4. Könnyen látható, hogy az (1) és az (x) válasz nem helyes. Ha n=k2, akkor egy tetszőleges háromszög minden oldalát k egyenlő részre osztva megfelelő felbontást kapunk. Ha n=k2+m2 (ahol k, m>0), akkor vegyünk egy olyan derékszögű háromszöget, amelynek a befogói k és m, és húzzuk meg az átfogóhoz tartozó magasságot. A kapott két háromszög oldalait k, illetve m egyenlő részre osztva előállítható a kívánt felbontás. Ha n=3k2, induljunk ki egy S szabályos háromszögből: ennek súlyvonalai 6 egybevágó derékszögű háromszögre bontják S-et, így S fele 3 egybevágó és vele hasonló háromszögre osztható, azok pedig az előbbiek szerint tovább bonthatók.
5. Közismert, hogy az északi féltekén december 22-én a legrövidebb a nappal. Meglepő, hogy Budapesten a Nap nem ekkor kel fel legkésőbb, hanem január elején! Ennek az az oka, hogy a Föld ellipszispályán, kicsit változó szögsebességgel kering a Nap körül, tehát a delelések időpontja nem eshet minden nap ugyanakkorra. (A nap hosszát, a ,,24 órát'' nem lenne célszerű hónapról hónapra változtatgatni, ehelyett ,,átlag-napot'' vezettek be.) A delelési időpontoknak az órák által mutatott időhöz viszonyított eltolódása okozza azt, hogy a legrövidebb nap nem esik egybe sem a legkésőbbi napfelkeltével, sem a legkorábbi napnyugtával.
7. Ha a pozitív egész, akkor nincs pozitív egészekből álló megoldás, tehát (1) biztosan hamis. Ha a=-2, akkor minden olyan (xn,yn) pozitív egész számpár megoldás, ahol (3-22)n=xn-yn2 (n pozitív egész); így (2) is hamis, tehát csak (x) lehet helyes. (Megmutatható, hogy az egyenletnek végtelen sok pozitív egész megoldása van minden olyan negatív a-ra, amely nem egy négyzetszám ellentettje.)
12. Egyetlen kérdésből kitalálhatja. Tegyük fel először, hogy az xi-k pozitívak. Ekkor megfelel U=x1+(x1+x2)2+...+(x1+x2+...+x20)20. Ha xi negatív is lehet, akkor az U-ra megadott fenti képletben xi helyére (3xi+1)2-t írunk.
13 + 1. A megadott számsorozat (..., 7,  9,  12,  ?,  24,  36,  56,  90, ...) az
An=242n-1n képlettel írható le, s a kérdőjel helyére az n0 határértéknek megfelelő (nem egész) szám ,,kívánkozik''. A feladatot a fizikusok a következő módon is megközelíthetik. A megadott számsorozatot mérési adatoknak tekinthetik, melyekre szeretnének egy ,,sima'' függvényt illeszteni. A sorozat elemeinek gyors növekedési üteme azt sejtteti, hogy érdemes logAn-t n függvényében ábrázolni, s ekkor egy lassan változó, lineáris, vagy ahhoz közeli függvénnyel írható le a keresett kapcsolat. Az interpoláló függvény nem a 16-nak, nem is a 17-nek megfelelő ponton halad át, hanem valahol közöttük. A megadott formulának megfelelő határérték: 24ln216,635532.