Feladat: 1305. matematika feladat Korcsoport: 18- Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Bak Zsuzsanna ,  Sövényházy Mária 
Füzet: 1965/február, 71 - 73. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Magasabb fokú egyenletrendszerek, Számelrendezések, Konstruktív megoldási módszer, Mértani sorozat, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1964/március: 1305. matematika feladat

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

..12.144......81.288..

I. megoldás. Tekintsük egyelőre csak a szélső sorokon és oszlopokon álló számokat. Jelöljük a jobb felső sarokpont helyére írandó számot x-szel, legyen továbbá a mértani sorozat hányadosa az első soron balfelé haladva y, az első oszlopon lefelé haladva z és az alsó soron jobbra haladva u. Ezekkel ábránk így alakul:
 

xy3xy2xyxxy3zxyzuxy3z2xy2z2u2xy3z3xy3z3uxy3z3u2xy3z3u3
 


Az utolsó oszlop közbülső kifejezéseit abból írtuk be, hogy az oszlopon lefelé haladva a kvociens a szélső tagok hányadosának köbgyöke: yzu.
A megadott számokat tekintetbe véve a következő egyenletrendszert kell megoldanunk:
xy=112,(1)xy3z=144,(2)xy3z3u=288,(3)xy2z2u2=181,(4)
és nyilvánvalóan egyik ismeretlen értéke sem 0.
Osszuk (2)-t (1)-gyel, továbbá (3)-at előbb (2)-vel, majd (4)-gyel, így x mindenütt kiesik:
y2z=12,(5)z2u=12,(6)yzu=329.(7)
(6) és (7) szorzatából kiesik u:
yz3=649.(8)
(5)-öt köbreemelve és elosztva (8)-cal, kiesik z:
y5=1239/64=35,y=3,
így pedig (1)-ből, (5)-ből, majd (6)-ból x=4, z=4/3, u=9/8, az utolsó oszlop kvociense pedig yzu=9/2.
 

A szélső tagokat ismerve a sorozat hányadosa (balról jobbra haladva) a 2. sorban csak u/y2=1/8 köbgyöke lehet, vagyis 1/2, a 3. sorban pedig csak u2/y=27/64 köbgyöke, 3/4. A számokat ezeknek megfelelően írva be az ábrába a 2. és 3. oszlopon is mértani sorozatot kapunk, így az ábra kitöltése megfelel az összes követelményeknek.
1083612414472361819214410881256288324364,5
 Bak Zsuzsanna (Ráckeve, Ady E. g. IV. o. t.)
 

II. megoldás. Jelöljük a jobb felső sarokban álló számot x-szel. Ekkor az első sorban jobbról balra haladva a hányados 12/x, az utolsó oszlopban lefelé haladva pedig a hányados négyzetével szorozva jutunk 81-hez, tehát 81-gyel együtt z is pozitív, és itt a hányados ±9/x. Így a bal felső sarokban 123/x2, a jobb alsó sarokban ±93/x áll.
Az előzőkhöz hasonlóan számolva az első oszlopban, ha fölülről lefelé haladunk, a hányados x2/12, az utolsó sorban pedig, ha jobbról haladunk bal felé, a hányados négyzetével szorozva jutunk 288-hoz, így a hányados
288/(±93x)=44x4/9,
továbbá látjuk, hogy csak akkor áll a gyökjel alatt pozitív szám, ha az utolsó oszlop hányadosa pozitív.
Számítsuk ki a bal alsó sarokban álló számot mint egyrészt az első oszlopban, másrészt az utolsó sorban álló mértani sorozat negyedik elemét, így ugyanazt a számot kell kapnunk, tehát kell hogy teljesüljön:
123x2(x212)3=93x(44x9)3, azazx4=43(44)3x4.
Innen
x15/4=415/4,x=4.
Ennek ismeretében a fenti gondolatmenet alapján kitölthetjük először a táblázat szélén álló sorokat és oszlopokat, majd a középső két sort is és a fenti táblázatot kapjuk. Azt találjuk, hogy a középső két oszlopban is mértani sorozat áll, így az ábra kitöltése megfelel az összes követelményeknek.
 

 Sövényházy Mária (Szeged, Ságvári E. gyak. g. IV. o. t.)
 

Megjegyzések. 1. Nem véletlen, hogy számpéldánkban a középső oszlopokon is mértani sorozatok adódnak. Mint láttuk, a 2. és a 3. sorban csak u1/3y-2/3, ill. u2/3y-1/3 lehet a hányados (balról jobbra haladva), ha pedig a középső négy számot ennek alapján írjuk be:
xy7/3zu1/3xy5/3zu2/3xy8/3z2u2/3xy7/3z2u4/3


a 2. és a 3. oszlopban (lefelé haladva) y1/3, ill. y2/3zu2/3 hányados adódik.
 

2. Néhányan abból a feltételezésből indultak ki, hogy az ábra minden pontja helyére egész szám kerül, még hozzá 2 és 3 valamilyen (nem negativ) kitevős hatványának szorzata. Ezeket 2 pontra értékeltük.
 

3. Néhányan ezzel vélték egyszerűsíteni a feladatot: mértani sorozat egymás utáni tagjainak logaritmusát véve számtani sorozatot kapunk. ‐ Ehhez ‐ minthogy logaritmust csak a pozitív számokhoz rendeltünk hozzá ‐ előzetesen bizonyítani kellett volna, hogy mindegyik szám pozitív lesz, vagyis mindegyik mértani sorozat hányadosa is pozitív.