PR ES EK - lis t za mlade matematike. fizike. astroname in računalnikarje 18. letnik. leto 1990/91. številka 5. s trani 257-320 VSEBINA M ATEMATIKA Kako dobimo vse točke na enotski krožnic ; - Reši tev na loge st r. 313 (Janez Rakovec ) 258-262 Obrat Eulerjeveg a izreka ( Boris Lavrič) 264 -267 FIZIKA Koš ! Koš ! (Ja nez St rnad ) 268 -274 TEKMOVANJA 31. zvezno tekmova nje srednješo lcev iz mate ma ti ke - Rešitev nalog st r. 298- 303 (M a tj až Leljk o) . . . . . . . . . . . . 276-273 10 . republi ško t ekmova nje iz fizike za osnov nošo lce - Re- šitve na log str . 314-31 8 ( Mirko Cva hte , Zlatko Brada č ) . 230-286 NALOGE Kje ti či vzrok? (Marija Vencelj) 257 Ostanki - Reši tev str . 275 ( Boris La vri č) 263 Iracion aln e vsote - Reši te v str . 296 ( Bor is Lav rič ) 267 Tri Wellsove ugank e - Rešit ev str . 306-3 07 (Boris La v r i č ) 236-237 PR ES EKOVA NADL OGA - Mala zbirka na log L. Fibon accij a (V ilko Domajn ko ) 290-293 Kocka ima rd ečke ( Darjo Fe lda ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,17 RESITVE NALOG Mim ogred e - Reš itev s s t r. 24 2 (Vilk o Dom ajnko) 275 26 . republi ško t ekmovanje os nov nošolcev iz mat ema- tik e - Reši tve s str. 228 (Aleksa nde r Potočnik ) . . . . . . . . 294 -296 Z grafi gre lažje - Rešit ev s str . 36 (Vilk o Domajnko) 297 21. zvezno tekm ovan je osnovnošo lcev iz ma tematike - Rešitve s str . 23 0 (Aleksander Potočnik, Darjo Feld a) . . . 304-306 34 . republi ško t ekmovanje sred nješo lcev iz matem atike - Rešitve s st r. 232 ( Darjo Fe lda) 303-3 12 Koled arji - Rešit ev s st r. 220 ( Darj o Felda ) 313 Slikovn a križa nka " Matematičn i pojmi" - Rešitev s s t r. 243 (Marko Bokal ič) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III RAZVEDRILO Nepredvidlj ivo zaporedje ( Ciril Pezdir) 263 S likov na križa nka " Kra tka zgodovina fizike" (M ark o Bokal ič) 238-289 Fur th H.P. , Nevarnost i sod obn ega Življe nja 293 PISMA BRA LCEV - Kar ikat ura (Aleš Črn ič) . . . . . . . . . . . . . . 312 NOVE KNJIGE Lang S. , Mat ka ! Pogovori z učenc i (J an ez Rak ovec) 274 Sad ovski L.E. in A.K ., Ma t ematika in špo rt (J ože Čibej). 278-279 emTEX in LATEX (M atija Loka r) 31 9-320 Angl ešk e ast ron omske znamke (J an ez St rnad) III-IV NA OVITKU Z let ošnj e košark arske tekm e v Ljubljani Sme lt-O limpia : : POP84 (F oto Igor Modi c) Glej č la ne k na str. 268 . 257 KJE TILI VZROK? Pred šolsk im testom iz ekspo nentn ih enačb je Miha doma nekoliko vadil. V zbirki nalog je nalet el na naslednjo e načbo, ki je bila z dvema zvezd icama oz nače n a kot te žja : Takole je premišljeval: "Za eksponente velja : 2x + x =3, to rej je x = 1." Napravil je preskus, ki je pokazal, da je rezultat pravilen. Venda r mu t isti dve zvezdici nista dal i miru in kmalu je sprevidel, kje ga je polomil. Sedaj pa ga muči vprašanje , kje je vzrok , da je tudi po napačni poti dob il pravilen rezultat. Bi zna li odgovoriti na to vprašanje? Poskusite e na čbo tu di rešit i! Marija Vencelj PRESEK list za mlade matematike, fiz ike , astroname in računalnikarje 1B.le tni k, šo lsko leto 1990/91 , števi lka 5 , strani 256- 320 URED NISK I ODBOR : Vladimir Ba tage lj , Ta nja Beča n (j ezi kovni pregl ed) , Dušica Boben (p isma bral cev , stav ljenje teksta) , Vi lko Dorna jn ko , Dar jo Felda (tek mova nja) , Bojan Go lli, Marjan Hribar, Sandi Klavža r (raču na l ni š tvo ) , Damjan Koba l, Edva rd Kramar ( P resekova knji žnic a), Boris La vrič (matemat ika , odgovorn i urednik ), Andrej Lika r (f izika) , Ma tija Loka r, Franci Oblak , Pet er Pet ek, Mar ko Petkovšek (g lav ni urednik) , Pa vla Ranzin ger (as tro nomija ) , Marj an Smerk e (sv etovalec za fo tografijo ) , Miha Šta lec ( risb e) , Ciril Velkovr h (ur ednik , nove knjige , novice) , Marija Vencelj. Dopise pcsiljajte in list na ročaj te na naslov: Društvo ma tematikov, fizikov in astronomov Slove nije - Podružnica Ljublja na - Kom isija za tisk , P rese k, J adranska c . 19 ,61111 Ljublja- na, p.p . 64, te l (061) 265-061/53, št. žiro račun a 50101-678-47233 . Naročnina za šo lsko let o 199 0/ 91, v plača na po 1.1.1991 , je za posa mezne naročnike 150.-din , za skup inska na roči la šo l 120.- din, posam ezna št evilka 30 .- din (24 .- din) . List sof ina ncirajo RKR DT , RKVIT K in RKK Ofse t tisk Č a sop i sno in grafično podjetje DELO, Ljublja na Tekst je postavljen z računaln ikom S U M 286, ALTEC H, Ljubljana © 19 91 Druš tvo matematikov, fizikov in as t ron omov Slov eni je - 10 54 /"" -'-/"" -" ~"in Ic , 1 .", . KAKO DOBIMO VSE TO(:KE NA ENOTSKI KROŽNICI k t u., x V Presekovi knjižnici je ravnokar v slovenskem prevodu izšla težko pričakova na knjiga Matka! znamenitega matematika Sergea Langa. Eno njenih poglavij govori o pitagorejskih trojicah , to je o trojica h celih števil (a, b , c), ki zadošča­ jo enačbi a 2 + b2 = c2 . Avtor pokaže , kako dobimo prav vse pitagorejske trojice s tem, da poiščemo vse urejene pare racionalnih števil (x , v). ki zadoščajo enačbi x 2 + y2 = 1. To so, gledano geometrijsko, vse racionalne točke (ki imajo obe koordinati racionalni) na enotski krožnici. V ravnin i naj bo izbran pravo- kotni kocrdinatni sistem. Naj bo k ' enotska krožnica v tej kocrdinatni ravnini, toje krožnica spoimerom 1 in s središčem v izhodišču O koordi- natnega sistema (slika 1) . Torejje k P(_~,(') množica vseh tistih točk T(x ,y) v ":'-~>- ----:~ _ _ ..I.L_ -+:- ravnini, katerih koordinati zadošča- ta enačbi x 2 + y 2 = 1. (U poštevati je treba, da je razdalja poljubne toč- ke T( x , y ) od izhodišča O enaka Jx2 + y 2.) Slika 1. V knjigi Matka! izvemo, kako lahko dobimo točke na krožnici k na naslednji način. Naj bo t poljubno realno število in naj bosta koordinati x in y točke T(x, v) tile funkciji t-ja: 1 - t 2 x=-- - 1 + t 2 2t Y = 1 + t2 (*) Tedaj točke T(x. yJ leži na enotski krožnici k. Iz (*) namreč izhaja: 2 2 1 - 2 t2 + t 4 4 t2 x+y = +---.".----,- 1 + 2 t2 + t 4 1 + 2 t2 + t 4 1 + 2t2 + t4 --~-__,_=1 1 +2t2 +t4 Velja pa tudi tale , obratna trditev, ki jo zapišimo kot izrek : IZREK. Za poljubno točko T( x , y) na enotski krožnici k, različno od točke P(-l, O), obstaja takšno realno štev ilo t , da velja: 1 - t 2 x = - - - 1 + t 2 2t Y = 1 + t2 ln ko nčno : Potem je: Preu redimo: ln že imamo: 259 Preden bomo to dokazali, ne bo odveč nekaj pojasnil. Izrek pove, da se koordinati vsake točke na krožnici k, razen P( -1 , O), izražata s formulama (*). Le upoštevamo še prejšnjo ugotovitev, to pomeni: Ko t preteče vsa realna števila , tedaj točke T(x, r). kjer je x = i+~~ , y = 1 2~2' preteče vso enotsko krožnico k, z izjemo točke P(-l,D). Lahko tudi rečem~: Z (*) je dana preslikava (predpis), ki vsakemu realnemu številu tE JR priredi ustrezno točko T( x , y ) E k in ki množico realnih števil JR preslika na enotsko krolnico k brez točke P( -1 , O) . Neodvisno spremenljivko t navadno imenujemo parameter; pravimo, da je krožnica k z zvezama (*) podana parametrično. Z (*) smo torej dobili vse točke na enotski krožnici, razen točke P( -1, O). Le pa za tvstavimo poljubno racionalno število, sta očitno tudi x = i+~~ in y = 1 ;~2 racionalni štev ili. Izkaže se : Ko t preteče vsa racionaina števila, tedaj ustrezna točka T( x , y ) preteče vse racionalne točke na enotski kroln ici, razen točke P( -1 , O). (Glej konec dokaza našega izreka .) Tako torej dobimo vse urejene pare racionalnih števil (x, y) , ki zadoščajo enačbi x2 + y2 = 1. Iz teh pa dobimo, kot že rečeno, vse pitagorejske trojice. Ze večkrat omenjena izjemna točka P( -1 , O) ima koordinati x = -1 , y = O, ki se ne izražata s formulama (*) . Le naj bo namreč y = 1;tt2 = O, mora biti t = O in potem je x = i+~~ = 1, torej x ni enak -1. Dokažimo naš izrek najprej po algebraični poti, kakor je to narejeno v knjigi Matka ! ( le da se tam avtor povsod omeji na racionaina števila) . Naj bo T( x , y ) poljubna točka na enotsk i krožnici k, različna od P( -1 , O) . Lelimo najt i tako realno število t , da bosta izpo lnjeni enačbi (*) . Uganemo: Treba je vzeti t = xtr. Tedaj je (x + l)t = y in potem (x + 1)2 t2 = y 2. Ker je T( x,y) E k, je x2 + y2 = 1 in tako je y 2 = 1- x2 . Torej je (x + 1ft2 = 1- x 2 = (1 + x )(l - x ) Ker je x i- - 1 in tako x + 1 i- O, lahko to enačbo delimo z x + 1 in dobimo: (x+1)t2=1-x x(l + t2 ) = 1 - t2 1- t 2 x = 1+ t 2 X + 1 - 1-t2+1+t2 - 2 - 1+t2 - 1+t2 Y = (x + 1)t = 2t1+t2 Torej za poljubno točko T (x , y ) E k, raz lično od P(-l ,O), res obstaja tak t E JR (n ašli smo ga: t = xtr), da velja : x = i+ ~~ , y = 1;~2 ' (L e k Slik a 2. 260 ima točka T( x ,y ) racionalni koordinati, je seveda tudi t racionalno število.) Ta algebraični doka z našega izreka je kar enostaven in kratek , seveda pot em , ko enkrat uganemo, da mo ramo vzeti t = x~l ' Pravzaprav pa lahko do tega pridemo brez ug ibanja - le domisli ti se moramo : če naj velja ta enačb i (*) tedaj mo ra biti x -l- I = 1- t 2 +1 +t2 = 2 in potem ~ = 2 t ·(1+t2 ) =, 1+ t2 1+t2 x + 1 (1+t2)-2 = t . (Ve nda r tudi to ni kar na dlan i - marsikdo se s plo h ne bi dom islil, da se sp la ča pogledati , upoštevaje (*), kol iko je tedaj x + 1.) Razm is1janje ob algebra ičnem doka zu iz knj ige Matka! meje spodbud ilo, da sem si za mislil nasled nji, geometrijski dokaz našega izreka. Ta bo sicer da ljši od a lge b ra ičn ega dokaza , zato pa bodo imeli vsi posa mezni kora ki nazor en , geo metrijsk i pomen in j ih bo mo la hko spr emljal i na slik i. Parameter t bomo vpelj a li tako , da m u bomo da li nata nko določen geometrijski pome n; izka za lo pa se bo , da je ta t isti kot zgor aj , to rej t = X~l ' V kocrdinatni ravn in i imamo enots ko krož nico k , na njej pa " izj e m no" toč ko P(-1 , O) (slika 2). Naj bo T( x ,y ) poljubna točka na krožnici k, raz l i č na od P(- l. O). Skozi točko T položimo pravokotnico na abscisno os; ta se ka absc isno os v točk i T ', ki ima isto absciso kot T, ord inato pa O: T' = = T' (x . O) . Po t ej1; nimo še prem ico s kozi točk i P in T; natanko Je d o loče na , saj j e P 1= T . Ta prem- ica sek a ord ina t no os v neki točk i U; nj e na a bsc isa je O, nj en o ordinato pa ime nujmo t , t orej U = U(O. t ). S točk o T j e točka U in njena or di- na ta t na tanko do ločena; izkazalo se bo, da je t = X~ l' Obratno pa j e z U ozi rom a t tudi točka T natanko določena, saj je T pr eseči­ šče krožnice k s prem ico skozi P in U. Torej sta koord ina t i x in y točke T na t anko d oločen i s t , se pra vi, x in y sta f unk cij i t -ja ; izkazalo se bo , da J'e x = 1- t 2 in y = 2t 1+t2 1+t2 ' Sko zi izhod išče O polož imo prav o kot nico na da ljico PT ; t a se ka PT v neki točki S . Ke r je triko tn ik PTO en a kokrak : I PO I = I TO I = 1 in j e daljica SO nje gova višina , je točka S sred išče osn ovn ice PT . Torej j e I PT 1=2I PS I· Tr ikotniki POS. PUO in PTT' so očit n o pra vokotni in imajo še skupen 261 ostri kot 'lj; pri oglišču P, zato so si podobni . Dolžine nekaterih njihovih stranic lahko že takoj ugotovimo: 1PO 1= 1.1ua 1= t .1 PT' 1=1 PO 1+ + lOT' I = 1 + x , I TT' I = y. Pa rameter t bomo izrazili s koordinatama x . y točke T. T 'k 'k PUO ' PTT' d b . IUOI _ ITT'jrl otrn a ln sta po o na , zato Je IPOI - IPT'I' S d . IUOI - t - . ITT'I - Y T .. - Yev e aJe IPOI - 1 - tin IPT'I - x+l ' orej je t - x + l ' Koordinati x. y točke T pa bomo iz razil i s parametrom t. Za tri kotnik PUO pove Pitagorov izrek: I PU 12 = I PO 12 + 1 ua 12 = 1 + t 2 . Torej je I PU 1= v'1+t2. Trik 'k pas ' PUO d b . IPSI - IPol - 1 T 'rl otrn a ln sta po o na , zato je IPOI - IPUI - 7i+f2 ' orej j e I PS 1= I PO 1 '~2 = ~2' Potem je I PT I = 21 PS 1= -b2 •y 1+ t < y1 + t< y l+ t< T 'k 'k PTT" PUO d b . IPT'I - IPOI - 1nkotru a ln sta po o na, zato Je IPTI - IPUI - 7i+f2' T or ej j e I PT' 1= I PT I .~2 = -b2 • ~2 =~2 . Ke r j ey l+t< y 1 + t < y 1+t< + t I r T ' I = 1 + x j e x = I PT' I - 1 = 2 - 1 = 1-t 2 Nadalje J'e, 1+t2 1+t2' ITT'I _ IUOI _ T . . - I T T ' I - I PT' I - 2 - 2 t!PT'I - IPOI - t . ore] Je y - - · t - 1+t2 . t - 1+t2 ' Ta ko s mo do kazal i na š izrek: Za polj u b no točko T( x . y ) E k , razl i č no d P() šli k JR d' - 1-t 2 - 2t P .o -1 .0 , smo na su t a t E , a Je x - f=Lt2 .y - 1+ t 2 ' fi tem je tordinata presečišča premice skozi P in T z ordinatno osjo , hkra ti pa j e t = X~ l ' (V primer u , ko je T = P, seveda takega t -ja ne moremo do biti , saj g re skozi eno in isto točko T = P nešteto prem ic .) Obratno pa j e točka T( x. y ) presečišče krožnice k s premico skozi P(- 1. O) in U(O, t) . Slik a 2 je narejena za pr imer, ko j e x > O in y > O. Bralec lahko sa m na riše sl ike za d ruge možnosti lege točke T (x . v). ki so seveda ne ko liko drugačne ; ogleda naj si s liko 3. Na š dokaz pa v bistv u velj a za vse prim ere , le da bi ga bilo t reba t u in ta m še izostri t i. (Tako namesto: I UO I = t , 1TT' 1= y up ošteva mo : 1UO 1= 1t 1,1 TT' 1= 1y 1, kar velj a ve d no, tudi kada r j e y < O in s t e m t < O.) Geom et rij ski pomen parametra t nam po maga na zorno vid eti , ka ko us- tr ez na točk a T (x . y) ( v smi slu formul (*)) pot uje po krožn ic i k , ko t teče po rea lnih številih . Dogovorimo se , da poljuben t ka r e nači rno s točko U(O . t ) na ordinat ni os i; s t e m pa mn ožico rea ln ih števil JR enačimo z ordinatno osjo . Zdaj lahko rečemo za poljuben t E JR: ust rez na točka T ( v smislu form ul (*)) je pres ečišče premice skozi P in t s krožnico k (s lika 3 ) . Ob sliki ni t ežko ugotoviti , da velja nas lednje . Ko je t = O, j e ustrez na točka T enaka T (l , O), Ko j e t = 1, je T = T( O. 1) ; ko pa je t = -1 , je T = T(O, - 1). (V te h dveh primerih T sovpada s t ,) Ko t narašča od O do 262 Slika 3 . , \ \ T--------'-- -~ pada od °do -1, tedaj T potuje / po četrtem kvadrantu krolnice k od T(l , O) do T(O, -1). Ko t pada od -1 pod vsako mejo, tedaj T potuje po tretjem kvadrantu kroln ice k od T(O, -1) proti P(-l , O). (Seveda bi do teh spo- znanj lahko prav tako prišli na podlagi formul (*) .) Iz vsega tega lahko povzamemo: Ko t preteče v pozitivnem smislu vso množico realnih števil IR, oziroma ordinatno os, tedaj ustrezna točka T pr eteče vso enotsko krožnico k , z izjemo točke P(-1 , O), v pozitivnem smislu (ki je nasproten smislu urnega kazalca) . Pri tem gre T skozi vsako posam ezno točko na k samo enkrat , saj je tudi t s točko T natanko določen in za to dobimo vsako posamezno točko na k samo pri enem r-ju , Torej lahko rečemo: Preslikava , ki vsakemu t E IR priredi ustrezno točko T Ek (v smislu formul (*)) , preslika množico realnih števil IR bijektivno (povratno enolično) na e no ts ko krolnico k brez točke P( - 1, O). o tej preslikavi smo spregovorili že takoj za našim izrekom . Zdaj pa s mo še dodali ugotovitev o njeni bijekt ivnosti . Za bralce, ki dobro poznajo kotne funkcije. ne bo pretežka naslednja NALOGA Na sliki 2 sta označena kota -r. T PT' = 1/; in -r. T OT ' = r.p . Kakšna je zveza med njima? Parameter t (ordinato točke U) in koordinati x , y točke T izra zi s kotnimi funkcijam i kota 1/;. O dt od izpelji form uli : x = i+~~ , Y _ 2t - 1+ t2' Jane z Rakovec NEPREDVIDLJIVO ZAPOREDJE Vzemimo katerokoli naravno število . Če je število sodo, ga razpolovimo, če pa je liho, ga potrojimo in prištejemo ena . Tako dobimo novo število, s katerim ponovimo opisani postopek, in tako nadaljujemo. Poskusimo s 15 in s 6: 15 , 46, 23, 70, 35, 106, 53, 160, 80, 40, 20, lO, S, 16, 8 , 4, 2, 1, ... 6, 3 , 10 , 5 , 16, 8, 4, 2, 1, . oo Obe zaporedji končata v 11:"" ...... 68 '. 70 '" zanki 4, 2, 1. Med prvimi 34...... ..' 35~ 212" 04 10~"""50 naravnimi števili je 27 naj- 17...... ......1 IC k 52 3...... _......320 hujše . ::>ele po 77 orakih 24"' ...... 26...... ,)60 doseže zaporedje največjo ......12 13.............80 ...... 84 vred nost 9232 in potem je ...... 6...... ......40 ...... 42 potrebnih še 34 korakov, da 3..,...20 21 128 ...... O 64...... konča v zanki 4, 2, 1. Po- 1 " ...... stopek lahko tudi obrnemo 5" ...... 32 in si narišemo takole drevo: ...... 16 ....... 8 .......4, 2 - 1 DOMNEVA: Zaporedje za vsako naravno število konča v zanki 4,2,1. Do sedaj te domneve še nihče ni dokazal, niti je ni ovrgel s protiprimerom , to je začetn im številom, ki ne privede do zanke 4, 2, 1. ~e protiprimer obstaja, mora biti izred no veliko število, saj so bila preizkušena že vsa naravna števila do 7 . 10H . ~e domneva drži, so v zgornjem drevesu vključena vsa nravna števila; če pa ne, potem obstaja vsaj še eno drevo s koreninami v drugi zanki, ali pa se zaporedje razteza v neskončnost, ne da bi se števila ponavljala . Ciril Pezdir -. "' . '. - - . , - ,..::~ ..~ '. ~~ ~. ~ OSTANKI Pri kat erih naravnih številih n j e vsota deljiva s tr i? Boris La vrič 264 OBRAT EULERJEVEGA IZREKA Označimo z r in p dolfini polmerov očrtane in včrtan e krožnice danega tr ikot nika ABe. Le v osemnajstem stoletju je velik matema tik Leonhard Eu ler (1707 - 1783) doka zal , da razdaljo d med s red iščema obeh krofnic lahko izraz imo s formulo (1) ki se zda j po njem imen uje (takš nih formul j e še nekaj !). O g lej mo s i do kaz t e for mul e, ki nam bo omogočil ut e me ljiti zan imiv " o bra t" lastnosti (1 ) : N Slika 1 Označimo z O in V središči očrtane in včr t a n e krof nice trikot nika ABC in po ložimo skoz i O in V premer M N očrtane krofnice . Spustimo pravokot- nico V Dn a st ranico BC. kot no s im et ra lo C\I tr ikot nika ABC pa po da ljša j mo do sečišča P z očrtano krofn ico . Nato n ačrtajmo še viš ino OE e na ko kra keg a trikotn ika PBO. Seveda E razpolavlja osnov nico PB. t o rej ve lja I PB 1= 2 1PE 1 (2) Ker je središčni kot POB nad tetivo PB dva krat večji kot o bodn i kot PCB na d isto tetivo, velja še 1 2p in ugotovil, da v njej nastopi enačaj natanko takrat, kadar je trikotnik ABC enakostraničen. Zdaj je na vrsti obrat lastnosti (1): Predpostavimo, da razdalja d med središčema krožnic spoimeroma dolžine r in p zadošča enakosti (1) . Potem velja 266 Od tod sledi r > p + d. torej krožnica spoimerom p lež i znotraj krožnice s polmerom r. Ponuja se naslednje vprašanje: Ali obstaja kak trikotn ik, ki mu je v ečja krožnica očrtana. manjša pa včrta na? Ne le, da je odgovor pritrdilen. velja še več: Vsak trikotnik, ki je včrtan večji krožnici in se z dvema stranicama dotika manjše, je njej očrtan. Utemeljitev te trditve bomo oprli na dokaz formule (1) : Včrtajmo v večjo krožnico s središčem O trikotnik ABC, ki naj se s stranicama AC in BC dotika manjše krolnice s središčem V . Točke M . N. P. O in E postavimo tako kot pri dokazu zveze (1) . Prav tako lahko ugotovimo, da veljajo lastnosti (2) , (3) . (5) in (6) . Združimo (1) in (5) v 1 PV I . 1 V C I = 2pr iz (6) vzemimo I PE I . I VC I = pr in iz dobljen ih enakosti preberimo 1PV I = 21 PE I. Uporabimo še (2) in dobimo I PV 1= 1PB I. torej tudi 1. Izraču naj Xo + 2 Xl + 22x2 + ...+ 2l990X1990 · 3. Naj bo 5 sred i šče očrta nega kroga in H višinska točka tr ikotn ika ABe. Q naj bo taka točka, da je 5 s red i šče dalj ice HQ t er Ti, T2 • T3 po vrst i težišča tr ikot nikov BCQ, CA Q in ABQ. Dokaži, da je ATl = BT2 = = CT3 = j R. kjer je R polmer očrta nega kroga tr ikot nika ABe. 4. Koliko r azličnih binarnih relacij, ki niso ne simet ričn e ne anti si metr ičn e , obst aja v množici n elem entov? (Rečemo , da je relacija a ntisimet r i č na, če za poljubna razli č n a elementa ain b, ta ka, da je a v relacij i z b, velja , da b ni v relaciji z a . ) Popoldne so si tekmovalci ogledali muzej solarstva in tova rno soli, zv eče r pa je bilo dr ulabno s r ečanj e v diskot eki hote la. Ze po nekajurnem po pra- vljanju nalo g je te kmova lna komisija o pazila veliko i ze n ače nost tek movalcev; po objavljen ih neurad nih rezultati h je bilo jasno, da na podlag i rez ult atov s tek movanja ne bo moč do loči ti ekipe za Med narodno matematično olimpiado. 278 Tekmova lna komisija je za to sklen ila, da bo v nedeljo zj ut raj "mala olimpia - da" , za katero so bile izbra ne nasledn je naloge : 1. Zapor edje {an} je dano s predpisom an+2 ' an = a~+ l + 8 in z začetni mi pogoji al = 4, a2 = 6. Dokaži, da je izraz 9 a~ - 128 kvad rat racionalnega števila. 2. Dokaži, da velja [.jn +~ + vn+2 +~ = h/ 16n+ 20j za vsa naravn a št evila n. 3 . Dokaži, da v vsaki množici n + 1 naravn ih št evil, ka ter ih prafaktorji so iz da ne množice n prašt evil, o bstaja nekaj števil (e no a li več) , kater ih produkt je popo ln kvadrat. Slovenska ekipa se je letos odre zala izvrst no . Andrej BAUER je dobi l drugo nagrado, Mitja MASTNA K, Andrej SRAKAR, Tomaž CED ILNIK iri Roman MO DIC so dobil i tretje nagrade , Boja n GO RNIK, Gregor 5E GA, Aleš LASAR, Mitja KOL5 EK in Mart in RAIL pa so bili pohvaljeni . Za mesta v olimpijski ekipi so se pote gova li Andrej BAUER, Tom až CEDILNIK in Roma n MODIC, a žal ni noben emu uspelo dobi t i " ka rte" za Peking. Tekmovalc i so se vrnili v Ljubljano v po nedeljek zjutraj . Omenit i je t reba še, da je imela slove nska ekipa letos prvič enot edenske priprave, in sicer en t eden pred tekmovanjem. Doseda nje tridnevne priprav e t ik pred tekmova njem so bile namreč preveč nap orn e. Matjal Željko Sadovski L.E., Sadovski A.K ., MATEMATIKA IN SPORT. Društvo matematikov, fizikov in astronomov RS , 1990, 192 str. (Knjižnica Sigma; 47) Cena 200.00 din (160 .00 din) MATEMATIKA IN SPORT sod i v plejade knjig, ki poskušajo (mlademu) bralcu odkrivat i nova področja , kjer je mogoče koristno uporabiti matematične metode . V njej so obravnavana nekatera športna dogajanja, ki jih lahko proučujemo z metodami uporabne matematike, in to v dveh stopnjah : avtorja najprej v opisni obliki predstavita posamezen problem in nakažeta metode za njegovo reševanje, nato pa pojasnita , kako na takšni osnovi zgradimo primeren 279 model in (z občutkom za pravo mero strogosti in obravnavo podrobnosti) uporabimo ustrezna matematična orodja za rešitev naloge. Delo, ki ga avtorja namenjata učencem, športnikom, trenerjem , učiteljem matematike in telesne kulture , je razdeljeno na deset poglavij z naslednjimi naslovi: Matematika športu in šport matematiki , Kajje to" UPORABNA MA- TEMATIKA"? , Matematični model teniške igre, Ah, ti sodniki!, Pogovorimo se o rekordih, Linearno programiranje, Teorija iger, Organizacija tekmovanj, O športnih kvalifikacijah, Zaključek. Za večino bralcev bo to delo predvsem bogat pregled različnih mate- matičnih metod , včasih delno prilagojenih za uporabo na specifičnem po- dročj u . Opis metod v knjigi je primeren tudi za matematično manj izkušenega bralca , zato jo bo verjetno že osnovnošolec lahko prebral" po diagonali" , sred- nješolci pa bi se morali (z nekaj dodatnega miselnega napora) že uspešno prebiti skozi celotno delo . V knjigi pa je tudi toliko informacij o športu samem, da ne bo nič manj zanimiva za tiste, ki matematično plat problemov povsem obvladajo . Za vzorec omenimo poleg - po našem mnenju - najbolj zanimivih postopkov (kako izračunavajo rating šahistom , kako določajo vrstni red tekmovalcev v gimnastiki ali umetnostnem drsa nju) še modele teniške igre, računanje trenda v zvezi z razvojem svetovnega rekorda pri skoku s pal- ico, napovedi o tem , kdaj bo presežen Beamonov rekord v skoku v daljavo (av to rja trdita , da je verjetnost, da pride do tega pred letom 2000, večja od 0.60) , določa nj e najboljše taktike v raznih športnih disciplinah (pri menjavah igralcev v hokeju na ledu , pri sestavl janju teniške ekipe, pri začetku finiša v hitrostn em drsanju ali pri izpuščanju posameznih tež pri dviganju utež i) in uporabno matematičnih metod pri organizaciji različnih tekmovanj (kako npr . v tenisu postavimo nosilce skupin, kako določimo po Bergerjevem sistemu pare za posamezno kolo šahovskega turnirja in kako to gre po švicarskem sistemu ). Knjigo " Matematika in špot", ki je prvič izšla leta 1985 v zbirki" Kvant " pri moskovski založbi " Nauka", je več kot prevedel Bojan Hvala: ne gre namreč le za dobes eden prevod ruskega izvirnika, ampak za zaokroženo priredbo knjige za naše razmere , tako pri predstavitvi posameznih metod (pri- lagojeno našemu srednješolcu) kot pri izbiri nekaterih praktičnih zgledov . Ker je prevajalec poskrbel tudi za dodatne informacije o slovenski in tuji litera - tur i, ki omogoča poglobljeno spoznavanje posameznih matematičnih metod, lahko v knjigi MATEMATIKA IN ŠPORT vidimo tudi privlačen splošni uvod v upora bno matematiko in jo kot takšno še posebej top lo priporočamo v branje . Jože A. Čibe] 280 10. REPUBLIšKO TEKMOVANJE IZ FIZIKE ZA OSNOVNOšOLCE Oddelek za fiziko pedagoške fakultete v Mariboru in Društvo matematikov, fizikov in astronomov sta bila organizatorja jubilejnega tekmovanja iz fizike za osnovnošolce. V predavinicah in laboratorijih pedagoškefakultete v Mariboru se je 5. maja 1990 v znanju fizike pomerilo 69 ekip osnovnošolcev . Pred repu bliškim tekmova njem so bila 7. aprila 1990 pod ročna te- kmovanja v devetih mestih , kjer so tekmovanja organizirali in vodili: Jožica Dolenšek (Celje), Franc Pogorelčnik (Dravograd), Mirko Cvahte in Zlatko Bradač (Ma ribor), Eda Okretič (Koper) , Anita Fakin (Nova Gorica), Jože Stare (Kranj) , Edo Dečko (Murska Sobota), Danijel Brezovar (Novo Mesto) in Franci Prijatelj (Ljubljana) . Sodelovalo je 221 ekip iz 7. razredov in 269 ekip iz 8. razredov, skupaj 980 učencev. Naloge za področna tekmovanja in republiško tekmovanje sta pripravila Mirko Cvahte in Zlatko Bradač. Ob tej priložnosti še enkrat čestitamo t ekmovalcem za dosežene rezul- tate. Rezultati republiškega tekmovanja 7. razred 1. mesto: Miha JURAS, Maruša KUNAVER, 19 točk (20 mofnih) , O~ Majda Vrhovnik, Ljubljana, mentorja Breda Koroušič , Pavle Zajc 2. mesto: Jaša PELKle, Eva VEBLE, 18 točk, O~ Bojan Ilich, Maribor , mentor Martin Knuplež; 3. mesto: Matjaž PLANIN~lc, Barbara :LAVCER, 17,5 točk, O~ Radlje ob Dravi, Radlje , mentor Franc Pogorelčnik; Marko :LNIDARIL, Gregor GODEC, 17,5 točk, 05 Bogdan Tušek , Miklavž, mentor Zvonko Trstenjak; Pohvale: Rihard HUDEJ, Katarina LOREDAN, 16,5 točk , O~ Boris Kidrič, Ajdovščina, mentor Bojan Rustja ; Domen CUKJATI , Simon :LAKELJ 16 točk .OŠ Log - Dragomer, mentor Marko Gerbec ; Borut KOLARIL, Matjaž BRINC 15 ,5 točk, O~ Ledina, Ljubljana, mentor Maja Turk; Jure KLE- MENclL, Jernej ULE, 15,5 točk, 05 Majda Vrhovnik, Ljubljana , mentorja Pavle Zajc, Breda Koroušič ; Andrej BENEDIK , Leon RIHTAR~lc , 15,5 točk, 05 Prešernove brigade,:Lelezniki, mentor Nada Kavčič; Gorazd ZUPANcic, Marjan 5TERK, 15,5 točk, O~ Milka Šobar - Nataša, Novo mesto, mento r Mil ena Košak; Miha POGAcAR , Uroš KRALJ , 15 točk , O~ Josip Plemelj, • 281 Bled, men tor Helena Vojvoda ; Je rnej 2UPEC, Aleš POLIc , 15 točk , oš Lenart , Lenar t, men tor Danijel Divjak ; 8. razred 1. m esto: Tjaša KOLLER, Marko ORESKOVlc, 19 točk , oš Rihard J a kop ič , Ljublja na , me ntor Marija Kaien ina ; 2. mesto: Jure VRHOVNIK , Matjaž VENCELJ, 18,5 točk , OŠ Cveto Močn ik , Vič - Rudnik, mentor Ponikvar-Lazič; Vesna DEKLEVA, :Liva PE- cAN, 18,5 oš Vojka Šmuc , Izola, me ntor Lijana Turk; 3. m esto: Borut GAJZER , Cveto GASPERUT, 18 točk , oš Slavko Šlander, Maribor , mentor Irena Perna t ; Dejan KRO~ELJ, Jure FERLEL, 18 toč k , oS Velj ko Vlahovič , Celje , me ntor Al eksander Špec: Pohva le: Uroš PAUNOVic, Mitja LEVSTEK , 16 ,5 točk, oš Majda Vrhovnik, Ljubljana , mentor Karmen Št urm : Primož PIR IH, Uroš LAVREN- CIL, 16,5 točk , oS Veljko Vla hov ič , Ljubljana , mentor Iva nka Madronič ; Iztok KAVKLER, Teja TAMSE , 16 točk, oS Fran Roš, Celje, mentor Darja Polšak; Peter KANTE, Narvika BAVCON, 15 točk , oš IX. korpus NOVJ , Nova Gorica , mentor Anita Fakin ; Denis PODLESEK , Uroš IVA NC, 14,5 točk, 0 5 Edvard Karde lj, Murska Sobota , mentor Fra nc Brumen ; Jernej FILlPclc, Boštjan 2VANUT , 13 ,5 točk, oS Dušan Bordon, Koper, mentor Nevenka Mask; Samo PIRC, Metod KRIVEC, 13,5 točk, oS Anton Tomaž Linhart , Radovljica , mentor L. Hajdinjak . Ekipa OŠ Rihard Jakopič iz Ljubljane seje uvrst ila na zvezno tekmovanje . Naloge s področnih tekmovanj 7. razred 1. Približno izr a ču n aj, koliko mora mo venem letu plačati za vodo , ki odteče iz pokvarjene vodovodne pipe, če pade iz pipe vsako sekund o ena kaplja . K ub ič ni met er vode stane 20 din. P rostorn ino kaplje oceni sam . 2. Vodn i zbiralnik leži 70 m nad mestom. Najmanj s kolikšno silo moramo s prstom pritiskat i na odprt ino od prte vodovodne pipe, da voda ne odteka : a) na vrhu 40 m visokega nebot ič n ik a; b) v pr i tli čju n e botičnika ? P loščina od prti ne vodovodne pipe je 1,5 cm2 . 3. Pet enak ih silomerov obesimo enega pod drugim. Kolikšna je razdalja od zgornjega kavlja zgornjega silomera do spodnjega kavlja spodn jega 282 ___1 100m l ' ! 8 cm ...L .. -- ---- --- - . silom era? Dolžina enega neobreme nje nega silomera je 15 cm , t eža pa 1,5 N. P ri sili 10 N je dolžina silomera 20 cm. 4. Dve enak i posod i sta povezani s cevjo z ventil om , kot kaže slika . V zgornji posod i je 16 kg vode, s pod nja je prazna. Nato nast avimo venti l tako , da se voda enakomern o pretoči v 20 minuta h. a) Kolikšna je spremem ba poten- cialne energije vode v 20 minu - tah? b) Kolikšna je sprememba poten- cialne ene rgije vode v prvih 10 minutah in kolikšna vdrugih 10 minutah? c) Kolikšna je spremem ba poten- cialne energije samo v 10 . mi- nut i? 5. Dve metrski palici, prva je bakrena, d ruga alumini jasta , postavimo eno do druge vzdolž iste premice in seg reje mo za 80°e. a) Za koliko se spremeni razdalja med sredinama palic? b) Kje na palicah sta točki, med kater ima se razdalja najbolj poveča? Podatke za računanje raztezkov poišči v učbenik u . 8. razred 1. Povoznem redu vzleti letalo ob 8.00 uri iz kraja A, nakar leti s pov p r eč n o hitr ostjo 500 km/h do kraj a B. Vmegle nih j utr ih prestavijo vzlet na 9.00 uro, povprečna hitrost leta la pa je za 100 km/h večja, da je prista nek v kraju B po voznem red u. Kolikšna je razdalja med krajema A in B? 2. S kolikšno hitrostjo krož i Maribor okrog zemeljske os i? Zemljepisna širina Maribora je približno 450 , polmer Zemlje pa je 6400 km . J. F(N) v(~) O ~",",*---jo-----+---"'" ~ 4 ,0 405 O ~~--i- t--~--..... O t 30 40 5 10 20 -10 10 5 4 3 2 o 283 Na klad o deluj e sila F. Diagrama kažet a, kako se sila F in hitrost v spreminjata v odvisnosti od ča s a . Kolikšno delo o pravi sila F v posameznem časovnem interval u (A. B, C in O, glej sliko)? Kolikšno je skupno opravljeno delo? 4. lepni rač una l n i k na s~nčne celice pot rebuje za de lovanje na peto st okrog 1,5 V. Približno iz rač una] , kolikšen elektr ič ni tok t eče skozi ra č u n a l n i k med de lovanjem . Ko sije sonce , pade vsako sekundo na 1 m2 približno 1000 J svetlobne ene rgije . Računa ln ik deluje tud i pri 100 krat šibkejš i svetlob i. Druge podatke oceni sam . Sončne celice pretvorijo približno 15 % vpadle svet lobne energije v el ektričn o. 5. Diagram prikazuje, kako se s preminja upor lice v odvisnosti od dolli ne l ice l in od preseka lice S. a) Kakšen presek in kolikšno dolžino lice moramo uporab iti , če hočemo naprav iti 20 ohmski uporn ik? b) Na diagram u dopolni podat ke za manjkajoče preseke vodnikov! 284 Naloge z republiškega tekmova nja 1. V meša nici helija in kisika je 25 prostaninsk ih odstotkov helija. Kolikšen je de lež helija , ki ga izra zimo v masnih odstot kih? Gost ota helija je 0,18 kgjm3 , kisika pa 1,4 kgj m3 pri normalnem tlak u in norma lni temperaturi . 2. Tri te lesa z oznakami A, B in C spu ščarn o v vodo in merimo odvisnost sile vzmetne tehtn ice , na kateri je telo o beše no, od višine x potopljenega de la tel esa . Diagram sil kaže slika . P ri x = O je te lo t ik nad vod no gladin o, x merimo od vodne glad ine navp ič n o navzdol. a . Kolikšne so mase tel es in kolikšne gostote? b. Na en diagram približno nar iši, kako se s preminjajo sile vzgona za vsa t ri telesa v odvisnost i od vredn osti x! c. Pr ibližno nariši oblike te les! F(N) T(OC ) iO 100 8 80 6 60 4 40 2 20 X t O O O 2 4 6em O 10 20 30 min 3. Med .segreva njem 0,50 kg vode s potop nim grelnik om smo merili t em- peraturo in čas , njuno medsebojno odvisnost kaže diagram. Grelnik je vsako seku ndo oddal vod i 200 J toplote . Koliko top lote je ušlo v okolico: a) V času od O do 5 min? b) V ča s u od 15 do 20 min? Ekspe rim ent a lni nalogi 7. razred 4. Brez uporabe mer ila izmeri vsaj na 1 cm na tančno dolžino žice, pri čem er si lahko pomagaš z listo m A4, ki ima dimenz ije 297 mm in 210 mm. Postopek merjenja razum lj ivo opiši, ravnila in drugi h merilnikov dolžin ne sm eš uporab ljati . Potrebščine: žica, list A4, škarj e. 285 :'."': :';":'C"":X' :< iX / 1 /lX ~ / .(--; ./ I I I I Io-jL-_ _F~ 5. Izmeri, kako se spremi nja v od- visnosti od kota et sila F, s katero moram o v leči ute ž v vo- doravni sm eri, da utež miruje (glej sliko) . Nar iši diagra m sila F v odvisnosti od kota et ! Da bo diag ram lep , izmeri silo pri čimveč ra z lič ni h kotih, recimo pri O, IS , 30, 45 , 60 , 750 • Ko- likšna pa bi bila sila pri kot u 900 ? Potrebščine: stojalo z vrvico in utežjo, silomer, 2 trikotnika, mil imetrski papir. 8. raz re d 1. Osebni avtomobil vozi enakomern o s hitr ostjo 90 km/h in prehiteva to vorniavtomobil, ki ima hitrost 50 km/h . Osebni avtomobil je dolg 4 rn, tovornjak pa 10 m. Razdalja med avtomobi loma pred in po prehitevanju naj bo 60 m. a) Koliko časa tr aja preh it eva nje? b) Kolikšno pot prevozi osebni avtomo bil med prehitevanjem ? 2. Na te lo z maso 3, 0 kg delujejo št iri sile, kot kaže slika . Velikosti teh sil so : FI = 45 N, F2 = 20 N, F3 = 30 N in Fg = 30 N. S kolikšno dodatno silo F moramo delovat i na te lo, da se bo gibalo s pos peškom 20 m/s2 a) v smeri sile FI, b) navpično navzgor, c) pod kot om 30 0 glede na sm er sile FI? Za vse t ri prime re določi ve- likost in nariši smer dodat ne si- le F! 3. Na kolikšno največjo na petos t lahko pr i ključimo elek trič no ve- zje, ki j e na sliki, če so vsi t rije uporniki enaki in imajo upor 200 Q ter največjo dopustno moč 0,5 W ? 286 Ekspe rimenta lni nalogi 4 . S špi ritnim gorilnikom segrej 400 m l vode za pribli žno 10 K in izračunaj , koliko odstotkov toplote gre v izgubo pr i takem segrevanju. Izračunaj tudi, kolikšen toplotni tok oddaja špiritni gorilnik . V priročn iku najdemo podatek , da se pri gorenju 1 g špir ita s prost i 27 kJ top lote . Za segretje 1 kg vode za 1K pot rebujemo 4200 J toplote . Potrebščine : šp iritni gor iln ik, stojalo, čaša , tehtnica z utežmi , termometer , stoparica. 5 . Izmer i notranji upor a ) ampermetra na merilnem območju 100 mA, b) voltmetra na merilnem območju 3 V. Nar iši električni vezji za obe mer it vi. Opozorilo: Ampermetera ne smeš priključiti neposredno na napetost ni izvir , ampak samo zaporedno z upornikom. Potrebščine: voltmeter , a m perm eter , napetostni izvir O - 25 V, up ornik z uporom nekaj sto ohmov . Mirko Cvahte, Zlatko Bradač TRI WELLSOVE UGANKE iz njegove knjižice Recreations in logic , Dover Publications , New York . 1 POSEVNO SESTEVANJE Sp odaj so zap isane ena pod drugo brez konca (v desetiškem šte- vilskem sestavu) vse zapored ne potence števila 3 , tako da j e vsaka postavljena za eno m esto bo lj desno kot tista nad njo . Kaj dobim o , če vsa ta števila sešteje mo na o bičaj e n način ? 1 3 9 27 81 243 729 2187 ??????????? .. 2 287 RAZMERJE PROSTORNIN Računanje prostornin piramid je lahko zamotano, a ne v tej uganki. V kakšnem razmerju sta prostornini pravilne tristrane in pravilne štiristrane piramide , če imata obe robove enako dolge? Z raču­ nanjem se pri tem res ni treba mučiti, že množenje z dve je čisto dovolj . Slika 1 TRISEKCIJA TRIKOTNIKA 3 E nakostranični trikotn ik zlahka ra zrež emo na tri skladne like, na primer tako kot na spodnjih ris bica h. Z naslednjim dodatnim pogo- jem pa postane naloga trši oreh . Noben rez ne sme iti skozi središče tr ikotn ika , ki tedaj leži znot raj enega od kosov. Vsaj en lik je seveda tr eba sestaviti iz najmanj dveh narezanih kosov. In še vprašanje: Naj manj koliko kosov moramo pri tem narezati? Slika 2 Preved el Boris Lavrič 288 SLIKOVNA KRIŽANKA o GOSPO- PRIVESEKPRI STAR NEDOSE\ ·6;ALlSEVA AM.FILM. REČ DARSKI GORŠNJ. / FRANC. LJIV LRAN ADA IGRALKA USTROJ HI I KOVANEC VZOR. . .~~aa +b+c +d = KILO- SPRUE· REKA V METER TOST FRANCUI I KNJIGA I KNJI~NICA I SIGMA I I I A!AVTOR I ,ZGOR- I - - NJEGA I L DELA 1. I'r= VRSTA POLITIK LADJE " ORO SOL BOROVE SMERV KISLINE UMETNOSTI NASPROTNO IZBOLJ· ŠANJU REKA V AVSTRUt NEVARNA ANGLEŠKI KRAJNADMLADINSKI DOLINO SKALA PISATELJ SAVE V MORJU MRLlC KOPER AEKAV SARlUEVU ARGON PREROKa- VANAPRI· HOQNOST ORODJE ZA DAJANJE PRIPOVEONA LONC~~~U ŠNO PESNITEV - -0- VZVIŠEN GLAVNO MESTO GANE PAOrOA MESTO NEMŠKI V SZ DEL PISATELJ ITALIJI OBRAZA ~- . - HOMER- , PALUBA RADIJ JEV ·1 JU NAK _. - NAVIGA· CIJSKA SEMENJ NAPRAVA HIPNOZI NAPAD, POD OBNO NASKOK STANJE 289 "KRATKA ZGODOVINA FIZIKE" ITAL. MAK ED. \ SOBICA PRVI AVTO R OZNICA PRIJAV A VBOGAJME NAFTNI PESN IK ŠiBENIK V KMEČKi SEKRETAR REČN I MARKO KONCERN (KOČO) HiŠi OZN ZA VOJ BOKALIČ IZBRANA VISOKA PODLISTEK DRUŽBA I i I ,GLE ŠKO IZUMITELJ 'E N. IME TELEFONA- - - ILKANSKI ŠVICARSKi 'MEČEK PISATELJ ~~~1W~ JOSIP IPAVEC --- - -- OBLIKA OVČJE TEL. VAJ MESO AVT (ORIGIN.) --- RIMSKA 2 PLINSKA ŽARNICA I --- --- PESNiK STRNISA ST, SLOV. PO TU- AVAN S, PEVEC JOČI PRED U· (RAFKO) PASTIR JEM -- TV GERMAN. 1 ,iOOITE - BOGINJ E ~--,-_..- U ICA USODE UPOŠ TE· (OLGA) lt~J,:-:- VANJE DEL ELEKTRO· MOTORJA '-L:fSE8NT- ZAIMEK GRUDEN LETNI ---- ČAS OLIVER ._ ---- ROMWELL RAZ LIČNA SOGLASN , RISBE' TELESN I I MIHA UD ŠTALEC ._ - --- ME STO .......- ' . V ~ , ; EVROP, DECU ) TURCUE ~ - PRESEKOVA NADLOGA290 MALA ZBIRKA NALOG lo FIBONACCIJA Ita lijanski matematik leonardo Fibonacci (1170 - 1250) velja za najpomembnejšega evro- pskega matematika v 13. sto- letj u. Med drug im je Evropej- cem prvi predlagal uporabo de- set ih števk (c ifer) - številskih znamenj, kijih danes uporablja- mo širom sveta , v njegovem ča­ su pa so j ih uporabljal i zgolj v ara bskih delelah. Poleg tega pa so pomemb ni tud i njegovi pri- spevki k teorij i diofantskih enačb , pri reševanju kubičnih en ačb in še kje. Marsikomu pa je ime poznano za radi Fibona - ccijevega za poredja . Leonardo Fibonacci Leta 1228 je Fibonacci izdal zna menito delo Liber abaci (K njiga o a baku) . ln prav iz t e knj ige izvira tud i večina izmed dvanajs terice nalog, ponuje nih v pokušino bralcem Preseka . Zaht evnost ni spek t er te h nalog je kar širok. Med njimi je na m reč veliko takšnih, ki se j ih la hko lot ijo že tud i osnovnošolci, z nekateri mi drugimi pa ut egnejo imet i precej op ravka tu di v matem at iki spretnejši srednješolc i. A kakorkol i že - rešitve t istih nalog , ki ji h bost e zmo gli, nam seved a le pos1j ite . Nagrade vas čakajo! Se tole - prede n se zares loti te reševanja nalog , preberi te tud i Opombe k nalogam in namig e za reševanje. Utegne koristi t i! Zdaj pa zares. 1. Kralj je poslal 30 ljud i v svoj og romni sadovnjak, da bi mu ta m sa dili drevesa . Povej , koliko dni bi potrebovalo 36 1j udi za to, da bi posadili 440 0 dreves, če je zna no, da je on ih 30 ljudi sadilo 1000 drev es nata nko 9 d ni. 2. Katero število da , če ga mno žiš z ~6' svoj kvad rat ? 291 3 . Ko liko pa rov zajcev dobimo od e neg a pa ra novoroje ni h zajcev po e nem let u, če privza memo , da vsak izmed pa rov skoti vsak m es ec po e n nov par , ki j e za te m plod en od drug ega m eseca sta rosti napr ej, in da med t e mi zajci ni smrt nih pr im er ov? 4. Neki mo ž ima sadovnjak z ja blanam i, v kate rega vod i sedem vrat. Ko se je n ekoč vračal iz sadovnjaka , j e dal stražarju pri prvih vra ti h polovico ja bolk iz košare, ki jo je nos il s seboj . Zatem m u je dodal še eno ja bolko . Dr uge mu je dal polovico tistega, kar mu j e os ta lo , in spet še eno ja bolk o pov rhu . In tak o naprej tudi vsakemu izm ed naslednjih petih stražarj ev - polovico jabolk iz košare , za povrh pa še e no. Naposled je zapustil sadovnjak z e nim sa m im jabolk om v koš a ri. Kol iko jabo lk j e nabral t a dobr i mož t ist ikrat v svoj em sadovnjaku? 5 . Nekdo je vloži l en d en arij . Zarad i obresti bo im el čez pet let že dva denar ija , pet let zate m pa se mu bo bogastvo v ba nki znova podvoj ilo . Pov ej , na kol iko d e narij ev bi z ra se l t a njeg ov vlože ni d e narij v sto let ih? 6 . Ne ki možje za p usti l svoj em u najs tarej šernu sinu en zlatn ik in šesed m ino vse h preostalih zla tnikov . Zatem j e dal dru gem u najs ta rejšernu sin u iz preo sta le vsote dv a z lat nika in spet še sed m ino vse h preosta lih zla t nikov. Od t eg a , ka r mu j e ostalo, j e dal tretj em u s inu t ri zla t nike in še se dmino vse h preosta lih . In t ako napr ej - vsak nasled nj i je dob il po en zlat nik več o d prejšn j ega in še sedmino vs eh preosta lih zlatn ikov povrhu . Za dn j i, naj mla jši, je naposled do bi l, kar j e pa č ostalo . Toda , gl ej - vsi si no vi so dobili e na ko ! Ko liko sinov je imel mož in kol iko zla tnikov ji m je ra zdelil? 7. Ka t erih pet uteži j e t re ba izb rati , d a bi se da lo z njih o vo pomočjo s t e hta t i kat erokol i breme, ki ni t ežj e od 30 kilog ra mov in č i ga r te žo meri m o z na rav nim število m ? T udi ut eži naj te htajo ce lo š tevi lo kilogramov. Teh ta š t a ko , da na eno stran tehtn ice postavljaš uteži, na dru go stran pa brem e . 8. O ni j e ku pil 30 pt i č kov za vs ega sk upaj 30 ceki no v . S cena mi j e bilo na semnju pa ta ko le : za t ri vrabce j e bilo t reb a odštet i po cekin, za prav toli ko so p rodaja li tu di pa r d ivj ih golobov, med te m ko so bili d o mači golob i že po dva ce kin a vs ak . Kup il je o d vsakega po nekaj . Ko liko pt i č ev t e in one vrst e je torej t eda j no sil do mov? 292 9. Dokaži, da je produkt vsote dveh kvadratov z vsoto drug ih dveh kvad ra- tov spet vsota dveh kvadratov . 10. Poišči tak ulom ek x , da bosta števili x 2 +5 in x 2 - 5 vsako zase kvadrata nekega drugega ulomka. 11. Trije imajo skupaj veliko denarja . Prvi je lastnik polovice, drug i tretj ine, tretji pa šestine vsega. Potem pa se spro med seboj in vsak izmed nj ih si nagrabi s tega kupa, dokler tam ne ostane prav n ič več. Ko se spet nekoliko pomirijo , vrne prvi polovico t istega, kar je vzel , drugi t retj ino nagrabljen ega , tretj i pa le šestino nagrabljenega . Ves vrnjeni denar dajo znova na en kup in si ga pot em še enkrat razdel e med seboj na enake dele . In začuda - na tak način dobi vsak sp et prav t isti znesek , ki mu je pripadal po dog ovo ru že od vsega za četka! Povej, koliko denarja je bilo na t ist em kupu na začetku in koliko je dobi l vsa k izmed teh treh . 12. Reši ena čbo x 3 + 2x 2 + 10x = 20. Opombe k nalogam in namigi za reševanje 3. Ze omenjeno Fibonaccijevo za poredje se mora za svojo popular nost za- hvaliti najbrž prav tej na logi. 5. Fibonacci je v svojih tekstih poimenoval znana štev ila z numerus al i denarij, kar pomeni denar, neznana štev ila pa z res , kar pomeni stva r. 6. To nalogo zasledimo tudi v delih nekaterih kasnejših znameniti h mate- matikov. Tako sta se z njo ukvarj ala tud i fran coski mat emat ik Nico/as Chuquet (um rl pribl. 1500) in pa Leonhard Eu/er (1707 - 1783) , vsem znani švicarski matemat ik. 7. Nalogaje v literaturi bolj znana pod imenom Bach et ov problem o utežeh. Fra ncoski ma t emat ik Claude Gaspard Bachet de Miziriac (15 87 - 1630) jo je leta 1612 objavil v svoji zna menit i zbirk i Problem es plaisant et de7ectab les (Zabavni in oča rlj i v i problem i) . 9. Uporaba črkovn ih simbolov v algebri je bila v 13. stole tj u seveda še le v povoj ih. Sicer pa na loga govori o t.i . Fibon accijevi enačb i . 10 . Zad nje tr i naloge iz te zb irke so znan e po t em, da j ih je moral Fibona cci reševati na nekem matematičnem tekmovanju . Rešil ji h je naravnost bravurozno, če prav zagotovo niso vse lahke. Ker je tud i ta nalog a v dan i obliki zelo za hte vna , namignimo, da ima iska ni ulome k imenovalec 12 . 293 11. Množica vseh rešitev te naloge je neskončna . Morda bi bilo zanimivo poiskati naj ma njšo n eniče l n o celošt evilsko rešitev. 12. Namigni mo, da enačba ne premor e raciona lnih korenov. Fibo nacci je zna l poiska t i nje n koren na devet decimaln ih mest nat a n č n o . Ga zmorete prekosit i? literatur a Boyer Carl Ben jami n: Ahist ory o f mathem at ics, New Yor k, J ohn Wil ey & Son s, 1968 , Dadi č Ža rko: F?a zvoj m atematike, Za gr eb , Ško lska knjiga , 1975, Eves Howard: A n Int roduction to the Hist ory of Mat hem atics, New York, Holt Rineh art and Wins ton, 1969 . Vilko Dom ajn ko HJrold P. Furth, NEVARNOSTI SODOBNEGA ŽiVLJENJA Vantideželi , dal e č tam zunaj na robu sveta , je izobražen i dr . Edvard Antiteller doma . Sred i ant iotrok in ant ikegljev prebiva, ni mar mu atomov ne teorij e, ki zlivanje jeder odkriva . Z a ntimetrom me ri razdalje , ko dan za d nem , koder že bod i, za mišlj en sko zi antidoline in antihribovja hod i. Pomislite , komaj se v znanost i danes kaj za iskri, že se mladina po šolah jutr i o tistem u či . Znenada nad morjem se krolnik leteči pojavi , H Komisija za je drsko ene rgijo" napis na njem pravi . Torej je res . "N i jim prep r ečil strah poseči v globine vesolja," si r eče , četudi se spomni na mah sva rila, da člov ek nekaznovan ne more po zvezda h poseči . "Ka ko je kaj? " je vpraša l še komandant - tako povedo ana li - in seg el je tujcu v roko , nato so le žarki ga ma osta li. Iz Biltena 27 . republ iškega tekmova nja iz matematike za dijake srednjih šol , Črnomelj 1989 OCL/-' 'C /\'0' l'l:"'- _, 1,1' t: " u.uo 26. REPUBLIšKO TEKMOVANJE OSNOVNOšOLCEV IZ MATEMATIKE - Rešitve nalog s str. 228 7 . razred 1. Izra z ured imo 2+a + 22a + 2--..- = 2a-a2+4at2a2+9 = (a+3r. a -a 4-a L 4-a 4-a Ulo m ek (:~;t ima najmanjšo poziti vno vredn ost za a = O. Tedaj je števec ulo mka najm anjši, imenovalec pa n ajv e čji . 2. Zarad i 8316 = 22 . 33 · 7 . 11 mora mo štev ilo 83 16 pom noži ti s 3 ·7·11 = 231 , saj je 8316 · 231 = ( 2 . 32 . 7. 11 )2. Iz 8316· 231 = 13862 vid imo , da je zmnožek kvadra t števila 13 86. 3. V zapisu 123456 78910111 21314151617181920212223...9991000 ... išče mo cifro na tisočem m est u. Za zapis 9 enomestnih štev il rabimo 9 cife r, za zap is 90 dvomestnih j ih rabim o 180 in za zap is 900 t rimestnih 2700 c ife r. Zar ad i 1000 - 189 = 811 i ščemo cifro na 811-tem mestu med t rimestni m i števili, račun 8 11 : 3 = 270 (ost. 1) pa pove , da je is ka na 'cifra prva cif ra 271 -tega tr imestnega števi la . To je štev ilo 370 , iskana cifra pa 3 . 4. Najprej izračunamo ploščin o z emljišča : p =~ + r2 + 2r 2 = r2( ~ + 3) = 25 . ( ~ + 3) = = 114 ,25 m2, na to pa , kol iko se - mena porabimo: 114,25·4 = 457 dag . Ostane nam še izračun dolžine ograj e o = 7fJ + 4r + 2d = r ( 7I" + + 4 + 2V2) = 5(71" + 4 + 2V2) ...:... == 49, 8 m . ~_7T C5. Iz Ol + 02 = os+2 d, im a mo 25 + 27 = 32 + 2d , o dt o d pa 2 d = = 20 in d = 10 . 8 . razred A 1. Ker je x-22 = -To- 2 = 4 in x~22 = 1.4 ' dobim o 4 = k . -41 , k = 16.x+ -T+2 295 a 2" /1', / 1 ' / 1 ' / I -, // I -, / Cl2 IN ' M I I I I I I a/: -,,, -, -, -,,, -, 2 . Pomagamo si s sl iko. Naj - prej j e SM = AM = a/2 , SN = = ON = c /2 in v = NM = =a/ 2+ c/2 = 7 cm te r p = s· v = ate . ate = 49 cm2 . Nato pa y = S B = a/-/2, x = se = = c ] -/2 in 62 = x 2 + y2 = ~+ +~ = l~O oziroma 6 = 5-/2 cm ter o = a + 26 + c = 14 + 10-/2 == == 28 , 1 cm. 3 . Pišimo 1 + 2 + 3 + .. .+ n =( n(n31) in označimo tr imestno število zenakimi cifram i z ll1 x. Potem je n r~+l = ll1 x , n(n + 1) = 2 ·3·37 · x , n(n + 1) = (6 , x ) · 37 , odtod x = 6 in iz n(n + 1) = 36 ·37 še n = 36 ter n(n2+1) = 666 . Sešteti moramo 36 zaporednih naravnih števil. Vsota je t rimestn o št evilo 666 . 4. 6BOe '" 6 B EF , zato : ~ i!. x (i!. - ~ ) 2 2 2 2' a'f . a2x = a2x, aJ3(a - x) = = 2ax , x(2 + J3) = av'3 in odtod x =~ oziro ma 2+V3 x = a13(2 - J3) ' B 5 . Iz sli k razberemo E B = x/ 2, AE = a - x/2, x = 2af3, ME = ( X) r: a(3-v'3)V2 . se aV2(3+ v'3) P . .a- 2 · v 2 = 3 ln =6' rostorrnne pnzme V. - O . - ME·SC·a - a(3- V3)2.aV2(3+ V3).a - a 3 ·2 ·6 - 3/3' p - v - 2 - 6 .6 - 36 - a Je 33,3 % prostornine kocke, saj je prostorn ina kocke a3 . 296 \ \ \ \ \ \ \ \a \ \ \ \ \ \ \ \ ~....;:;":O:_~,;,,;.._::_-~- - - - - - --~ B DQ-- ~lIC.C M Aleksander Potočnik IRACIONALNE VSOTE - Rešitev s str. 267 Le velja ,ji+ v3 E Q. je v6 = (1/2)(( v2 + V3Y - 5) E Q kar pa ni res. Torej ,ji+ v3 ti. Q . Denimo , da r = ,ji+ -y3 E Q. Pot em je in spet pridemo do protis lovja v2= (r3 + 6r - 3)/(3r 2 + 2) E Q ki pove, da je ,ji+ -y3 ti. Q . Podobno ugotovimo, da j e št evilo ij2 + v3 iracionalno . Predpostavimo zdaj, da je 5 = ij2 + -y3 E Q. Potem iz enakost i 52 = 2 + 3( ij12 + rn)+ 3 = =5 + 3 V6(ij2 + -Y3) =5 + 35 V6 sledi ij6 E Q. kar ni res. Torej tudi ij2 + -y3 ti. Q . Da se dokazati, da za vsak par naravn ih števil m , n > 1 velja \12+ YI3 ti. ti. 1. Potem velja a l + f(al) < < a2 + f(a2) < ... < ak + f(ak) = ak + al oz iroma ai + +f(ai) < ak + a l za i < k . Torej f(a i) < ak + a l - ai < ak in od t od {f(a1) , f(a2)," " f(ak_l)} ~ {al . a2. · . ·, ak-l} ' Toda ((ai) i- al za i = 1,2 . . . . , k - 1 ke r f(ak) = al. Sle di protislovje {f(a1), f (a2) , .. . . f(ak_ l)} ~ {a2 , .. . , ak - l } , ker je f bijekc ija . b. Le j e f ( a l) = a l, s e omejimo na števila a2.. .. , anin po nov imo prejšnj i sklep. 4. S predpisom (Cc) = c + 1 definirajmo fu nkcijo F, katere definicijsko območje naj bodo vsa štev ila na tabli, ki j ih je moč do biti z danim pravilom . Pišimo c = a + b + ab , torej c + 1 = (a + l )(b + 1) = f (c ). Ker je f bijekc ija, bo število c na tabli na ta nko tedaj, ko bo (a+1)(b+1 ) ozi roma 2n . 3 m v zalogi vrednost i funkc ij e F, Na začetku sta v zal ogi vrednosti funkcij e r nam reč le števil i 2 in 3 . Št evilo 13121 je na t a bli, ker je 13121 + 1 = 2 .38 . Razcep 121 3 1 + 1 = 22 .32 .337 pa nam pove, da š t evil a 1213 1 ni na tabli . Drugi letnik 1. Ker par (x, y ) reši na log o na ta nko tedaj, ko jo reši (y, x ), za došča , da opazujemo primer x > y . Naj bo x 2 = a la2'" pq in y2 = a la2 ' " qp ; to rej x 2 - y2 = 9(p - q) . Dokazal i bo mo , da d = p - q ne more bit i enak 9, 8 , 7 a li 6 : a . če d = 9, pot em p = 9 in q = O; toda x 2 se ne more končati na 90; b. če d = 8, pot em (p, q) E {(9. 1), (8, O)}; tod a x 2 se ne more ko nča t i na 80 nit i na 91 ( saj bi x 2 ne bil obl ike 4k + 1 ); c. če d = 7, pote m (p , q) E {eg, 2) , (8 .1 ) , (7, O)}; toda x 2 se ne mor e ko nča t i na 92 nit i na 70 , y2 pa se ne mo re ko nča ti na 18; d. če d = 6, po tem (p, q) E {( 9. 3) . (8 , 2) . (7, 1) . (6 . O)}; to da x 2 se ne more konča t i na 93 ,82 ,71 a li 60 . To rej d :::; 5 . Sled i 2y + 1 :::; x + y :::; (x - y)( x + y ) = 9d :::; 45 oziroma y :::; 22 . Z dire kt ni m prei zk uso m vseh motnost i za y do bimo edi ni reš itvi (13.14) in (14 . 13) . 300 2. Sfera s sr ed iščem v A in radijem 3 seka plašč kocke A BC DAI Bl Cl Dl po lokih KI,LN in NK . Le izhaja lomljena črta iz oglišče A, mora biti naslednji lom Ml na en em izme d lokov KI,LN in NK. Le Ml (j. (j. { K, L, N} , potem A leži na krog li rad ija 3 s s rediščem v Ml , vse ostale točke kocke pa ležijo znotraj krogle - naslednji lom bi moral bit i sp et v A. Torej Ml E { K , L, N }. Ker so K , L in N razpolovišča stranic,jejasno , da lahko zarad i simetrije vzam emo za Ml katerokol i izmed točk K , L ali N . Lomljena črta je določena enol i čn o do dolžine nata n čno . 3. Velja PA K M PAB C PA K M PA K L PA B L- - - . --- . - - - PAK L PA B L PA B C K M A K BL KL . A L . BC Upora bimo neenakost med aritm e t ično in geom etrično sredi no in do bimo neenak osti \/';fKM < 1 (KM + AK + B L) in \/~MLC < 1 (ML+ ABe - 3 K L AB BL ABC - 3 K L +~g + i3f) .Ti dve neenakost i še sešteje mo in pomnožmo s ijPABe- 4. Oglejmo si ta ko pot po dvorc u, za katero velja , da je začetek pot i v so bi z enimi vrati a li pa pri enih od zuna njih vra t , da je konec pot i prav ta ko v sob i z enim i vrati a li pa pri enih od zunan jih vrat in da gre pot skozi vsaka vrata n ajveč enkra t. Začete k in konec vsake ta ke poti sta lahko ali oba v sob i z enimi vrat i al i oba pri zunanj ih vratih ali pa je ede n v so bi z eni mi vrati , drugi pa pri zunanj ih vratih . Pote mtakem bi morali bit i število sob z enimi vrati in število zunanj ih vrat , iste parnost i. ~ tevi li sta 19 in 90, zato takega dvorca ni moč zgradit i. Tr etj i in četrti letnik 1. Oglejmo si naj prej števila, ki ležijo na dnu : 301 Le je Aj vsota štev il iz i-te vrst ice, velja Aj = ~(a~~) + a~~)) , vsota vseh števil na dnu je Al+A2 + ...+ A m = _ n (1) (1) (1) (1) (1) (1) __ -"2(all +a21 + . . . +am1 +al n + a2n + . . . +amn)- ., ': . m (a(l) + a(l) + a(l) + a(l)) 2 2 II ml ln mn Po ana logiji bo vsota števil v k-tem nadstropju Nk = n,;n(a~~) + a~{ + + a~~) + a~h), vsota vseh števil pa NI +N2 + ... + Np = _ mn ((1) (2) (p) (1) (2) (p)- 4 all + all + ... + all + amI + amI + . . . + amI + (1) (2) (p) (1) (2) (p)) +aln+aln+··· +a1n +amn+amn+ · · ·+amn = =mnp (a(l ) + )1) + a(l) + )1) + a(p) + a(p) + a(p) + a(p)) = 8 II ml l n mn II ml ln mn mnp =-- ·a 8 2. Za n ~ 2 velja nx-, = -1990 L:Z:5Xk in (n - 1)Xn- 1 = -1990· · L: k:~Xk , nato pa nXn - (n - 1)Xn- 1 = -1990xn_ 1 oziroma X n = = _1990;;-nt l X n - 1 . Čeprav smo zadnjo rekurzivno formulo izpeljali za n ~ 2, velja očitno tudi za n = 1. Uporabimo jo n-krat, pa dob imo: X n = (_l)n . 1990-nt1 . 1990-n ... 1990 . X o =n n-1 1 =(_l)n e9;0)1990 za O ::; n::; 1990. Uporabimo binomski izrek : L:l;;82 kxk = =L:l;;82k( _l)k e9: O) . 1990 = = 1990· L:l;;8(-1)k e9:a ) .2k = 1990(1 - 2)1990 = 1990 3. Naj bo Cl razpolovišče daljice AB in T težišče /,:; A BC. Iz /,:; COT in /,:; TS C1 sledi SC\ = itO . 302 - - 2 - 1- =CS + OS + 3 (QS + 2CO) - - 2 - 1 - =CS + OS + 3( - 0 5 + 2 CO) - - 2 - 1 - - 4-=CS + OS + - (-OS + -(CS - SO )) = - CS 3 2 3 Točke C. S in T3 so tor ej kolinearne in CT3 = jcs = j R. Analogno dokažemo še ATI = BT2 = eT3 = ~ R. 4. Pr i dan i relaciji R. velja za poljubna dva ra z l i č na elemen ta a Jn b iz množice n elementov natanko ena izmed nasled njih možnosti : a 'R. bi n b T: e , a 'R. bin --,b R. a , --, a R. bin b T: a ali pa --, a R. b in -vb 'R a. Vseh bina rnih relacij je 2n .4(~), faktor 2n se pojavi zarad i parov z enak imi komponenta mi. A n ti s i m et r ič n i h relacij je Z'' :3(~) (prva možnost namreč odpad e), simetrični h pa 2n . 2( ~) (odpadeta druga in tretja možno st ) . Relacij , ki so sim et rične in a nt isimetrične hkrati , je 2n . Relacij , ki rešijo nalogo , je torej IZBIRNO TEKMOVANJE ZA OLIMPIADO 1. Vsi an so pozitivni. Iz zveze an+3 an+I - an+2 an a~+2 - a~+ l sled i an+I (an+3 + an+I ) = an+2( an+2 + an) oziroma an±3+an±1 -an±2 = an±2+an = .. . = ~ = ~ ker je a3 = a~ +8 = 11. Od to dan±l a2 2' a l an +l = ~ (an+2 + an) . Potemta kem a~+ l = 2~ ( a~+2 + 2a n+2 an+ +a~) ~ a~+l - ~~ an+2 an = 2~ (a~+ 2 - 2an+2 an + a~) ~ ~ 9a;J+l - 128 = (2( an+2 - an )f · . 2n±2+23- n I hk dOpom ba : s pomočjo an = 3 z a oto okažemo t rditev naloge . 2. S pomočjo neen akosti med a r i tm et i č n o in kvadrat no sredino dob imo Jii + Vn+I + ;;:7+2 + Jfl+3 < J1 6n + 24. Po dru gi st ran i pa neenakost i Jii + vn+3 > J4n + 5 in Vn+I + li1+2 > J4n + 5 implicira ta J 16n + 20 < Jii + Vn+I + vn+2 + .;n+3 303 Nobeno od števil 16 n + 21 , 16n + 22 , 16n + 23 , 16n + 24 ne mo re biti popolni kvad ra t. Dejstvo [y'16n + 20] = [y'16 n + 24] dokazuje trd itev na log e. 3 . Reševa li bomo z indukcijo na število prašt ev il. Le je n = 1, vzamemo števili al = pri in a 2 = pr2 • Le je kateri izmed O j =O (mod 2), je a j popo lni kvadrat , sicer pa je al . a 2 popoln i kvadrat . Predpostavimo, da za vsako množico n + 1 naravnih števil, kat eri h edi ni praštevilski faktorji so v dani množici n praštevil , trditev velja . Faktorizi rajmo n + 2 narav nih š t evil po n + 1 praštevilskih faktorj ih : a l p r i i p~ i 2 p i; i n p o.i n+i n+1 a 2 p r 2 1 p~ 2 2 p i; 2 n p 0.2 n+i n+1 a n+2 p~n+ 2 1 p~ n + 2 2 . . . p~n+ 2 n p o.n+2 n+i n+1 Le so vse potence Oj n+ 1 sode , j e nal oga končana, saj m ed števili al , . . . , a n+ 1 najdemo po ind ukc ijsk i predpostavki nekaj števil, ka t er ih produkt j e popoln i kvadrat ( upošteva mo prafa kt o rje PI , . . . , Pn). L e pa j e med potencami Oj n+1 kakšna liha (npr. pri a n+2 ), tvorimo n + 1 štev il b l, bz. . . . , b n+ 1 t a ko le: O j n+1= 0 O j n+ 1 1:- O ( m od 2) ( m od 2) V t eh št evili h nastopajo faktorj i Pn + 1 v sod ih pote nc ah , zato po Jn- d ukc ij sk i predpostavki najd em o števila b it , b j2 ' . . . , b jl ' kat e rih pro- d ukt je popol ni kva dr a t. V prod uktu teh števil se pojavi vsako o d števil al, a2 , . .. , a n+1 kvečjemu enkra t. Le se poj a vi a n+2 v sod i poten ci, pomeni , da smo prod ukt a ji ' aj2 . . . a ji pomnoži li z a;~2' pa j e ta faktor odveč , saj je že a ji ' aj2 . . . a ji popolni kvad ra t. Le se pa a n+2 pojavi v lihi poten ci a~~t1, lahko odvržem o a~+2 in se ko n čn o pojavi le v prvi pot enc i. T o pom e ni, da v produ kt u b i l ' bi 2 • . • bj l nast o pa vsako o d štev il al , a2, . . . , a n+2 kvečje mu e nkrat in je prod uk t popolni kva d rat. Trdi tev j e do ka za na . Matjaf Željko 304 21. ZVEZNO TEKMOVANJE OSNOVNOšOLCEV IZ MATEMATIKE - Rešitev nalog s str . 230 7. razred B c c 5. Označimo z O nožišče viši- ne pravokotn ega trikotnika 6. A BC iz točke C in naj bo E točka da ljice B O, za ka t ero velja DE = AD . Te daj je B E = A C = CE, torej sta t rikotn ika 6.AC E in 6. BC E ena- kok raka . Zato in zarad i o: + {3 = = 90 0 dobimo <1: A C O = <1: DC E = = <1: B CE = {3 = 90 0 : 3 . Kot i m er ijo o: = 60 0 , {3 = 30 0 , 'y = 90 0 • 1. Dvom estni večkratniki števila 23 so 23, 46, 69 in 92. Ko skušamo najti največje naravno število z zahtevano lastnostio. . nas razmišljanje vodi takole: 92, 923 , 6923 in 46923 (na posameznem koraku poiščemo največj e dvo, tr i, št iri in petmestno število s tako lastnostjo ). Naprej ne gre več , saj se nobeden od dvomestnih večkratnikov ne začne s 3 ali konča s 4, zato j e iska no štev ilo 46923 . 2. Naj bo abb trimestno štev ilo . Lahko ga zapišemo v obliki 100a+ + 10b + b = 98a + 7b + 2a + 4b = 7(14a + b) + 2(a + b + b) . Leva st ra n je po predpostavki deljiva s 7 , na d esni je prvi seštevanec deljiv s 7, to pa pom en i, da mora biti nujno tudi a + b + b deljivo s 7 . 3. Iz a + d < b + c in a + b = c + d dobimo b + a + d < b + b + c in c + d + d < 2b + c , 2d < 2b , kar pomen i d < b. Podoben skl ep nas prip elje do a < c . Zato velja a < c < d < b. A 4. Naj bo 6.A BC enakokrak i trikotn ik z osnovnico BC in p pre- mica, ki je vzporedna kraku AC in od njega oddaljena 1/2AB. Prem i- ca p odseka od trikotnika 6.A BC t rikto nik 6.A l BC1 . Nožišče višine iz toč ke Al t ega trikotnika j e is ka na točka M. 305 8. ra zred 1. Naj bodo n - 1, n in n + 1 tri zapored na naravna števila . Teda j j e (n -1)3+ n3+( n+1)3 = n3-3n2+3n-1+n3+n3 + 3n2+3n+1 = 3n( n2+ 2). Dokaza ti je še t re ba , da je n( n2 + 2) delj ivo s 3. Le je n = 3 k , je to očitno, če pa je n = 3k+1 ,jedrugi faktor deljiv s 3 , ker je n2+2 = 9k2±6k+ 1+2 = =3(3k2 ± 2k + 1). 2. Zap išemo enačbo x + 10 + l;>(x + 10) = 72 in jo poenostavimo (x - 2)(x - 50) = O. Od dveh rešitev enačbe Xl = 2 in x 2 = 50 nal ogi ust reza sa mo prva . Iska no štev ilo je torej 2 . 3 . Iskano število n j e oblike L ..x . Začetne cifre večkratn ikov n , 2n , 3n , 4n , 5n in 6n so vse različne od Oin razl ične med seboj ter so hk rati c ifre štev ila n. Prav tako so končn e cifre t eh večkratnikov med seboj različne. Le bi imela dva večkratnika isto končno cif re , bi imela nj una razlika končno cifro O. Toda razlika je enaka enemu od večkratnikov (np r. 6n -2n = 4n , 5n-3n = 2n , . . ,) , t a pa ne more imet i cifre O, saj j e n nima. Sklepamo torej , da x ni O, 1 ali 5 in da je lih. Ker se pri produktu števil 3 in 9 z 2, 3, 4, 5 in 6 ne pojavi cifra 1 na zadnjem mestu , je x lahko le 7 . Tako dobimo še preostale cifre št ev ila n: 4, 8, 5 , 2. Hitro se pr epričamo , da se vsaka od cifer št evila n pojavi natanko po enk rat kot e nica , de set ica , stotica , . . . , stot isoči ca . Denimo , da bi im ela dva izm ed večkratn ikov ist o c ifro na nekem mestu . Razlika , ki je enaka en em u od v ečkratnikov, bi im ela na tem mestu cifro O ali cifro 9, teh pa ni med ciframi št evila n. Sedaj ni t ežko poiskati števila n. Iz 21n = n+ 2n+ 3n+4n +5n+ 6n = = 111111 + 222222 + 444444 + 555555 + 777777 + 888888 = 111111 . 27 = = 2999997 sled i n = 142857. C ...--~ 4. Najprej vid imo 1:AQ 8 1:PQ N = 900 + t . Ke r j e PQNC te tivni šti rikot nik, j e "( = = 180 0 - 1:PQ N = 90 0 - 1-- 'y = = 600 . Iz 1:AQ 8 = 2"( sled i, da je Q sred išče očrta nega kroga 6 A BC, zato 1:QA 8 = 1:Q 8 A = = 1:Q8 C = 1:QC8 = 1:QC A = =1:QAC in 6 A 8 C j e en ak ost ra- n ičen t er PN II A8. T rikotnik 6 N PQ je en a kokra k, z viš ino 306 iz oglišča O je razdeljen na dva sklad na trikotnika, ki sta polovici enako- straničnega z višino 1/2. Ploščina 6.N PO je torej V3/12 . 5. Naj bo O presečišče diago- nal AC in BO. Iz enakosti ploščin trikotnikov 6.ABC in 6.AB O sledi, da sta tudi ploščin] trikotnikov 6.AOO in 6.BCO enaki, recimo r. Iz r = ixv in n = ~yv sledi s: - s. Na podoben način do- lJ y bimo !:!2 = lS. odtod pa sledi r2 =r y' = mn in r = Jmn. Končno dobi- mo ploščino trapeza p = m + n+ +2r m + n + 2..jmn =(jm+vnf· B Aleksander Potočnik in Darjo Fe/da TRI WELLSOVE UGANKE - Rešit ev s st r. 286 1. PO~EVNO SEŠTEVANJE Dobimo periodič no za po redje IZ decimal neg a za pisa šte vila t, torej 142857142857 .. . Res , zap išimo števi la neko liko dru gače 0 .1 =0 , 1 0 ,03 = 0,1 · 0 , 3 0,009 = 0 , 1 . 0 , 32 0,0027=0 ,1 .0 ,33 in seštejmo geomet rijsko vrsto 0 ,1(1 + O. 3 + O. 32 + oo ) = ~ 2. RAZMERJE PROSTORNIN 3. TRISEKCIJA TRIKOTNIKA 307 Pravilni četverec z dvakrat daljšo stranico, kot jo imata dani telesi, razkosamo na štiri ma njše pravilne četverce in pravilni osmerec, kot ka- že slika. Vsi robovi nastalih teles so enako dolgi in merijo pol manj kot rob prvotnega četverca. Pros- tornine podobnih teles so v razmerju ku bov razmerij njihovih robov , torej so manjši četverci prostorninsko osemkrat manjši od prvotnega. Šti- rje zavzemajo polovico velikega če­ tverca, osmerec pa ostalo polovico. Ker je osmerec sestavljen iz dveh pravilnih štiristranih piramid , je pro- stornina vsake dvakrat večja od pro- stornine četverca z enako dolg imi robovi . Minimalno rešitev sestavlja pet kosov, več pa pove slika. Bralec naj poskusi dokazati, da so štirje kosi premalo za iska no trisekcijo . Prevedel Boris Lavrič 308 34. REPUBLIŠKO TEKMOVANJE SREDNJEŠOLCEV IZ MATEMATIKE - Rešitve nalog s str. 232 Prvi letnik 1. Najprej iz 1 ::; a::; b::; c ::; d ::; e dobimo 4+e ::; a+b+c+d+ e ::; 5 e in zaradi pogoja (b) v nalogi še 4 + e ::; ab e de ::; 5 e . Odtod pridemo do dveh neenakosti a b e d ::; 5 in 4 ::; (a b ed - 1) e. Iz zadnje skl epamo a b e d > 1, t a ko da imamo 2 < a b e d < 5 in si ogleda mo vse možnosti kar v tabeli a b c d Vsota = Produkt Ali je možno 1 1 1 2 5 +e=2e e=5 Je 1 1 1 3 6 +e=3e e=3 Je 1 1 2 2 6 +e =4e e=2 Je 1 1 1 4 7 +e =4 e e = 7/3 ni (e ni cel) 1 1 1 5 8 + e =5e e = 2 ni (dobili s mo e < d) Dobi li smo t orej 3 peterke: (1 ,1 ,1 ,2 ,5), (1 ,1 ,1 ,3 ,3) in ( 1,1 ,2 ,2 ,2). 2 . Pokažimo najprej , da je množica naravnih štev il vseb ovana v A1. Za rad i trditve (b) je bod isi 1 E M ali pa - 1 E M, t oda (-1) . (-1) = 1, za to - 1 rf- M in 1 E .ivl. Iz 1 E M pa po (a) sledi 1 + 1 E lvI, nato 2 + 1 E Jvt, ... ===> N e M. Naj bo m polju bn o narav no števi lo . Zar a di (b) j e -k E M a li pa _1.- E A1 T oda _ 1.- . m = -1 ri IV( zato 1.- E )V( in _1.- rl JV( .m . m v:- ., m m V:- Ker so vsa števila ob like ~ in vsa na rav na števila v )V( , so po (a) tud i vsa števi la obl ike -R:J (n , mE N) v ,M , 5tev ilo Oni v JV( , kar sledi iz O= - O in tr ditve ( b) . Res je JV( = Q+ . 3. Druga neenačba da x = 2 a li x = -2, na to pa iščemo vse možnosti za y iz prve n ee n a čbe . Sistemu neenačb zadoščajo pa ri {(2, y ); Iyl ::; 2} U { (-2 ,v): 2 ::; lvl <3}. 309 4. Iz slike razberemo x :s e+ +v , y :Sf+vinz :S9+v, od koder dobimo x + y + z :s :s e + f + 9 + 3 v, nato pa še e +f :Sa +b, f+9 :Sb+e in 9 + e :s a + e ter iz tega e+f +9 :S a+b +e. Končno je x + y + z :s a + b + e + 3 v, kar je bilo treba pokazati . Drugi letnik 1. Enakost b~c + c~a + a~b = 1 po vrsti množimo z a, b in e . Iz dobljenih enakosti izrazimo a2 + ~ + c 2 _ a + b + e _ ab±b c _ ac±bc _ ab±ac - O b ±c c±a a±b - c ± a a±b b ±c - . 2. Le bi obstajal ta k y, pri katerem bi f( y) = O, potem bi bila f identično enaka O (saj bi za vsak x veljalo f( x) . f( y) = O = f( x - y )), te funkcije pa ne iščemo , saj ne zadošča pogoju f(1990) = 1. Denimo torej, da ni takega y, kjer bi f (y ) = O. Pišimo x = 2y, pa imamo f( y)· f(2 y) = f( y) oziroma f(2 y) = 1 za vsak y in f == 1. 3. Najprej ugotovimo, da so vse tri stranice trikotnika manjše od ~ (npr. iz e < a + b in a + b + e = 1 sledi e < 1 - e oziroma c < ~ ) . Odtod sledi (2a - 1)(2b - 1)(2e - 1) < O, oziroma 8abe - 4(ab + bc + ca) + + 2(a + b + e) - 1 < Oali 8abe - 4(ab + be + c a) + 1 < O. Po dr ugi strani sklepamo 1 = a + b + e = (a + b + e? ==> ==> 2(ab + be + ca) = 1 - (a2 + b2 + e2 ) . Upoštevajmo to v prejšnji neenakosti , pa imamo 8abe - 2 + 2a2 + 2b2 + 2e 2 + 1 < O in ta koj še a2 + b2 + e2 + 4abe < ~. 4. Označimo ii = OA, b = 08 in c = OC. Izrazimo OD = = ~ ( a+ c), DE = ~(OB+ + l BC) = l(-a+ b), OE =2 _ ~ _ = O O + DE = g(a + 2b+ +3c) in BO = BO + OD = = - b+ ~ (a+ c) = 310 = ~(a - }6 + č) . Oglej~o si OE .130 = l2(a + 26+ +3c)(a-2b+c) = l2(4a.c-4b .c) = ~(a-b) .c. Tu smo upoštevali , da so vektorj i a, 6 in c enako dolg i. Ker je a- b = BA in ker leži c na višini na osnovnico, je OE . BO = O, premica skozi O in E je res pravo kot na na BO. Tretji letnik 1. Očitno mora biti x 2: O, zato enačba pri a < Onima rešitev . Če je a = O, je edina rešitev x = O. Naj bo odslej a > O. Iz Ja + JX = a - x sledi a 2: x. Enačbo kvadr irajmo in uredimo a2 - a(2x + 1) + x2 - JX= O ter rešimo a = i(2x + 1 ± (2JX + 1)). Oglejmo si obe rešitvi: (i) a = x + JX + 1 lahko zapišemo v obliki a - ~ = (JX + ~)2, zato seveda a 2: ~. Izrazimo JX = Ja - ~ - ~, pa vidimo, da mora biti a 2: 1 zaradi JX 2: O. Končno imamo x = (Ja - ~ - ~)2. Pre- veriti moramo, ali velja a 2: x: a - x 2: O {=::} .ja - JX 2: 2: O{=::} va-(Ja - ~ - ~) 2: O {=::} va- Ja - ~ + ~ 2: O. Zadnja neenakost očitno velja , saj je kvadratni koren naraščajoča funkcija . (ii) a = x - JX: ta enakost je protislovna, saj je x = O ne reši, -JX = a - x 2: O pa ne velja. 2. Iz f(O + O) ::; f(O) + f(O) sledi f(O) 2: O, zaradi točke (a) v nalogi pa f(O) = O. Nato f( x) 2: f( x + (- x)) - f( - x) = 0- f( - x) 2: x in zaradi f( x) ::; x (točka (a) v nalogi) f( x) = x. 3. a) Iz slike vidimo: S ADT = c v _LI_I c v_IS - 2 - 6" . 2 - 6" ABC b) Najprej ugotovimo S A B C = = 3 ,SAT'T , če smo T' izbrali na podaljšku težiščnice na stra- nico AB tako , da TD = D]", saj sta trikotn ika 6AT'o in 6 BT O skladna. Sedaj pa iz- r aču n ajmo ploščino trikotnika AT'T po Heronovem obrazcu : S ATIT = J~t. ~(t - ta) ' ~(t - tb) ' ~( t - te) = = ~ Jt(t - ta)(t - tb)(t - te), B - 311 kjer nam pomeni t = Hta + tb + tc). Zaradi prejšnje ugotovitve je SABe = h /t(t - ta)( t - tb)(t - tc). 4. Spet si pomagamo s sliko. Le označimo kot ~ f (1) = f(~ ) , a nal og no gre z ulo m ko m!ff . Iz f( x .1) = x · f( l ) sklepamo, da j e f( x) = Ax, kj e r je A konstanta, zato A(x + Ay) = Ax + y in A2y = y ter A = ±1. Iskan i f un kcij i sta t or ej f (x ) = x in f( x) = - x. 4 . Naj bodo al, a2, . . . , an st ra nice naše ga večkotnika. Na s ploš nosti ne izgu bimo, če privza me mo a l ~ a2 ~ . . . ~ an. P redposta vimo , da za vsaki dve st ranic i b in e večkotn ika , kjer j e b ~ e, ve lja ble ~ 2 . To pomeni , da za vsa k i E { 1 , 2 , . . . , n - 1} velja a jla j+1 ~ 2 in Le neenakosti seštejem o , do bimo a2 + a3 + .. .+ an :::; a1( i + ! + + .. . + _1_ ) = ---.!!L( 1 + 2 + .. .+ 2n- 2 ) = a1(1 - _1_ ) < al. 2n -1 2 n- 1 2 n- 1 Dob ili smo , da j e st ra nica al da ljša od vsote vseh drugi h, kar ni mogoče. Naša pred postavk a na s j e prived la v prot islovje, za t o vedno najd em o med st ranicami večkotn ika vsaj dve (np r. bin e ) , da velja 1 :::; ~ < 2 . Darjo Fe/da 313 KAKO DOBIMO VSE TOtKE NA ENOTSK I KROŽNICI - Rešitev s str. 262 Kot 7/J je obodni, kot ep pa s rediščni kot nad isti m lokom na krožnici k. (G lej sliko 2 na str. 260 .) Zato je ep = 27/J. Očitno je tan 7/J = f , se pravi t = tan 7/J. Dalje je x = cos ep, y = sin ep . Potem je x = cos27/J = cos2 7/J -sin 2 7/J = cos2 7/J (1- sin: 7/J) = cos2 7/J(1- tan 2 7/J) cos 7/J . . sin7/J 2 2 Y =sin 27/J = 2 sln 7/Jcos7/J = 2-----:1: cos 7/J = 2 tan 7/J cos 7/J cos 'f' K . 1 2 . 1, - 1 . '2 .1, _ 1er Je + ta n 'f' - cos2 "" Je cos 'f' - 1+tan2",· Upoštevajmo še, da je tan 7/J = t , pa dobimo: 1 1 - t 2 x = (1 - ta n2 7/J) . 2 7/J 1 + t21 + tan 1 2t y - 2 ta n 7/J . -- - 1+tan27/J - 1+ t 2 Janez Rakovec KOLEDARJI - Rešitev s str. 220 Z zbiranjem lahko konča , če ima v zbirki 14 različni h letnih koledarjev (p rvi dan v letu je lahko katerikoli izmed sedmih d ni v tednu , pa še na navadna in prestopna leta moramo paziti) . Označimo z Dl, 02, .. ., 07 dneve v tednu . Cikel štirih zaporednih let ima 366 + 3 . 365 dni ali 208 tednov in 5 dni . Le se je prestopno leto začelo z Dl , se naslednja prestopna leta začnejo takole : 1976 - 06, 1980 - 04 , 1984 - 02 , 1988 - 07, 1992 - 05, 1996 - 03 . Sele leta 1996 bo torej dedek zb ral vse različne letne koledarje za prestopna leta . Do takrat bo zagotovo zbra l tudi vse različ ne letne koledarje za navadna leta . Navadna leta neposredno pred prestopnimi se namreč začnejo z dnem v tednu , ki je neposredno pred dnevom v tednu , s katerim se začnejo ta prestopna leta (tako imamo 1971 - 07 , 1975 - 05 , 1979 - 03 , .. .,1995- 02) . V resnici pa je dedek že leta 1978 imel vse možne koledarje za navadna leta . Darjo Fe/da 314 10. REPUBUSKO IN PODROLNO TEKMOVANJE IZ FIZIKE ZA OSNOVNOSOLCE - Rešitve nalog s strani 280 Področno tekmovanje 7. razred 1. Kocka z robom 4 mm ima prostornino 64 mm 3 . Prostornino kapljice zato ocenimo na približno 50 mm 3 . (Za pravilne lahko štejemo ocene med 10 in 250 mm 3 .) Venem letu je 365.24.60.60 = 31536000 s. Prostornina vseh kapljic je torej 31536000.50 mm 3 = 1,6 m3 . Za vodo, ki nam odteče , moramo plačati približno 32 din. 2. Tlak v kapljevinah narašča z globino: tlp = o . h. Tlak v vodovodni napeljavi v pritličju je torej za tlp = 10000 N/m3 .70 m =700000 N/m2 večji od tlaka na glad ini zbiralnika, 30 m pod zbiraln ikom pa za 300000 N/m 2 večji. V pritličju moramo pritiskati na odprtino pipe najmanj s silo F = tlpS = 70 N/cm2.1,5 cm 2 = 105 N, na vrhu nebotičn ika pa s silo 30 N/cm2 .1 ,5 cm 2 = 45 N. 3. Zgornji silomer raztegne teža štirih preostalih , naslednji silomer teža treh preostalih itd. Teža 1,5 N razt eg ne silomer za 0,75 cm. Skupni raz tezek vseh silomerov je: 4.0,75 cm + 3.0,75 cm + 2.0,75 cm + 1.0, 75 cm = = 7,5 cm. Skupna do lžina je torej 75 cm + + 7,5 cm = 82 ,5 cm. 4. a) Po 20 minutah se višina vode spremeni za 10 cm in je sprem emba potencialne energije tl\N p = mg h1 = 16J . b) Po 10 minutah se pretoči polovica vode. Predstavljati si sm emo, da se iz zgornje posode preseli zgornja polovica vode v spod njo posodo. Spr ememba višine je potem 14 cm in tl W p = 8kg ..10 m/s2 .0 ,14 m = = 11,2 J. V preostalem času se spremeni potencialna energija za 16 J - - 11 ,2 J = 4,8 J . c) Veni minuti se pretoči 0,8 kg vode, višina vode v posodi se spremeni za 0,4 cm. V 10. minuti se višina vode v zgornji posodi zma njša od 4,4 cm na 4,0 cm, v spodnji pa poveča od 3 ,6 cm na 4 cm . Srednja višinska razl ika gladin v tej minuti je 10,4 cm in tlW p = = O, 8kg.10 m/s2.0 ,104 m = 0,83 J. 5. a) 0,5 m dolg odsek bakrene palice se podaljša za 1,7 .0,5 .80.0,01 mm = = 0,68 mm, aluminijaste pa za 2,3.0,5 .80.0,01 mm = 0,92 mm . Skupna sprememba razdalj e je 0 ,68 mm + 0,92 mm = 1,60 mm b) Največja sprememba razdalje je med točkama na skrajnih koncih palic . I • 315 8. razred 1. Veni uri redno letalo preleti razdaljo 500 km/h.1 h = 500 km. Tolikšno razdaljo nadoknadi zamujemo letalo v 5 urah, ker ima za 100 km/h večjo hitrost . Las leta rednega letala je 6 h in razdalja med točkama Ain B je 500 km/h.5 h = 3000 km. 2. Trikotnik na sliki je polovica kvadrata. Zato velja r = = R/.;2 = 4540 km . Hitrost kroženja je v = 27r r / t = = 28500 km/24 h= 1190 km/h. J. Ko je s ila F enaka nič, je tudi delo te sile enako nič: AA = O, AC = O. V interval ih B in O najprej izračunamo opravljeni poti. Iz diagrama sledi se = 20 m in So = 20m. Sledi Aa = 10N.20 m = 200 J , AD = -10N .20 m = -200 J . Skupno delo je enako o. 4. Računalnik deluje pri 100 krat š ibkejši svetl obi od navedene, za t o je dovolj, da pade na m2 veni sekundi 10 J svetlobne energije. Ploščino sončnih celic moramo oceniti sami . Pri žepnih računalnikih je površina okoli 5 cm 2 . Na tako površino pade vsako sekundo 5cm2 /10.000cm 2 .10 J = 0,005 Jenergije. 15% te energije pretvori sončna ce lica v električno delo . Najprej izračunamo električno moč: P = A/t = 0,15 .0 ,005 J/ /1 s = 0,00075 W, nato pa še tok : 1= P/V = 0,00075 W/1,5 V = = 0,5 mA. 5. a) Le izberemo žico s presekom 0,5 mm 2 , lahko iz diagrama razberemo, da im a 1 m dolga ž ica upor 2,8 ohma. Za 20 ohmski upornik potrebujemo torej (20 /2,8) m = 7,1 m žice. Le bi izbrali žico s presekom 1,5 mm 2 , bi potrebovali 3 .7,1 m = 21 ,3 m žice . b) V diagramu pri dolžini 2 m narišemo navpičnico in preberemo upore od zgoraj navzdol: Rl = S , so. R2 = 4 , on , R3 = 1, 9n , R4 = 1, 4n . Upor vodnika je obratno sorazmeren s presekom, zato velja za drugi vodn ik S2 = (RI! R2) .SI = (5 , 6n /4n).0 , 5 mm 2 = 0,7 mm 2 . Enako dobimo za četrti vodnik : S4 = (5 ,6n/1 ,4n) .0,5 mm 2 =2 mm 2 . 316 Republiško tekmovanje 7. razred 1. V izbran i prostornin i, reci mo v 1 m3 , j e 0 ,25 m3 helija in 0 ,75 m3 kisika . Masi plinov sta: mHe = PHe . VHe = 0 ,045 kg , m02 = = P0 2 • V0 2 = 1 , 05 kg . Skup na masa mešan ice je mHe + m0 2 = = 1 ,09 kg . Del ež helija izračunamo tako, da deli mo ma so helija s skupn o ma so : m Hej m = 0,045 kg j1,09 kg = 0,04 1 = 4 ,1%. 2. a) Sila pri x = O j e nas pro t no en aka teži in je za vsa tri telesa e naka. Ker je teža 10 N, j e masa mA = m a = m C = 1, O kg. P ri x > 6 cm se sile ne spr emin jajo več, telesa so poto pljen a in sila vzgona je 10 N - - 2 N = 8 N, spet e na ka za vsa tr i tel esa . Za to so e na ke tudi prost ornine in go stote t eles . V = 0 , 8dm3 in P = 1 , 0 kgjO,8 dm3 = 1,25 kgjd m3 . c) 3 . a) V prvih 5 m inuta h se je temperat ura vod e sp reme nila za približno 22 K, t orej j e vo da sprejela t oploto Q v = mc Is. T = 0 ,5.4200 .22 J = = 46000 J . V tem času je grelnik od dal 60000 J to plote. Ušlo je torej 60000 J - 46000 J = 14000 J toplote . b) V ča s u me d 15 . min in 20 . m in se je t empera tu ra spremen ila za približno 10 K, Qv = mc Is. T = 0 ,5.4200 .10 J = 21000 J in v okol ico je ušlo 39 000 J t op lot e . 4 . Na žico lahko po ložimo 6 da ljših stranic A4 , e no krajšo, pri za d nj i meri t vi ocen imo , da je papir za 10 mm dal jši od žice : 1= 6 .297 mm + 210 mm - 10 mm = 1982 mm . Z merilnim tr akom izmerjena dolžina j e 1987 mm. Molni h je še več drugačnih posto pko v. 5. V nalogi navedene kote nariše- mo s trikotnikoma na list pa- pirja , list pripnemo na stojalo, na katerem visi utež in izmeri- mo silo. Ta bela meritev je: kot 0( °6 F (NJ O, 15 0,3 30 0,6 45 1,0 60 1,7 75 3,9 Pri 90° bi bila sila neskončno velika. 8. razred 3 z 317 F (N ) o 15 3 0 45 60 75° 1. Med p'eh itevanjern prevozi osebni avtomobil razdaljo vo. t, tovornjak pa razdaljo v- . t. Vo' t__ 60 m . 10m . : ..-..--------+ ~- --.. :4-.- - ---- . Vr' t .._.. - .... __ . - ~---' ;4-- - - 60m , L.m :. - - - - --..;. - - +- ~ . . ~ - ------ - ~: Iz slike vidimo, da velja vo . t = 60 m + 10 m + Vt . t + 60 m + 4 m, od koder sledi t = 134 m/( vo - Vt) = 12 ,1 s. Prehitevanje traja 12,1 s, osebni avtomobil pa med p ehitevanjern prevozi razdaljo vo . t = 302 m. 2. Rezultanta vseh sil na sliki je 25 N v smeri sile FI. Le naj se telo giblje s posp eškom 20 m/s2 , mora biti rezultanta vseh zunanjih sil nanj enaka m .a = 3, O kg.20 m/s2 = 60 N. 6.0. N a) Na telo moramo delovati z do- datno silo F = 60 N - 25 N = = 35 N v smeri sile FI. b) Z načrtova njem sil v primer- nem merilu (npr. 60 N = = 60 mm) ugotovimo, da mo- 25N 318 ra biti dodatna sila Fenaka 65 N. Velikost sile F lahko izračunamo tudi po Pitagorovem izreku F = J(60 N )2 + (25 N )2 = 65 N. c) Z načrtovanjem ugotovimo: F ~ 40 N pod kotom približno 50 0 glede na smer sile FI. 3. Skupni upor upornikov Rl in P R~ R2 je 100Q, zato je na petost • na teh dveh upornikih dvakrat manjša kot napetost na uporni- ku R3. Najprej bi pregorel u- pornik R3, saj je napetost na njem največja. Moč izračunamo iz enačbe P = U2 / R . Napetost na uporniku R3 je lahko največ U = .jPR = = .j0,5 W .200Q = 10 V. Ko je napetost na uporniku R3 10 V, je napetost na upornikih Rl in R2 5 V, torej lahko vezje priključimo na napetost največ 15 V. 4. Pred in po segreva nju moramo stehtati gorilnik s špiritom, da ugotovimo, koliko špirita je zgorelo. Pri eni od meritev smo 400 g vode segrel i za 10 K v 630 sekundah . Pri tem je zgorelo 2,0 g špirita . Gorilnik je oddal 2,0.27000 J = 54000 J toplote . Voda je prejela toploto Q = = 0,400 . 10 .4200 J = 16800 J . V izgubo je šlo torej 37200 J , kar je 69% . Toplotni tok, ki ga oddaja špiritni gorilnik, je P =54000 J/630 s = 86 W. 5. a) Z meritvijo ugotovimo, da je npr. pri toku 50 mA skozi am-~o Alil permeter, padec napetosti na notranjem uporu ampermetra 0,20 V. Torej je notranji upor am peremetra RA =O, 20V/50 mA = 4Q . b) Izmeriti mora mo tok, ki teče skozi voltmeter . Pri napetosti na voltmetru 3 V, teče skozi voltmeter tok 33p,A, torej je notra nji upor voltmetra Rv = = 3V/33p, A = 90000Q . Zlatko Bradač, Mirko Cvahte /"'" se 1/1" I/L-'-. ,'-,,,,C ,-, IL JC PROGRAMSKI PAKET emTEX 3.0, Primož Gabrijelčič in dr., Društvo matematikov, fizikov in astronomov Slovenije, Ljubljana 1991. Marko Razpet, SEDI IN PISI Z LATEX-om, Društvo mate- matikov , fizikov in astronomov Slovenije in Zavod Republike Slovenije za šolstvo, Ljubljana 1991, Ra čkova knjižnica 3. Časi. koje bil izpis na računalniškem tiskalniku sinonim za grde, oglate črke, so že davno mimo . Vedno bolj izpopolnjeni tiskaln iki in ustrezna programska oprema nam omogočajo , da so računalnišk i izpisi povsem primerljivi s knjigo- tiskom . Eno od najbolj izpopolnjen ih orodij za oblikovanje in izpis besedila je program TEX. Zasnoval ga je znani matemat ik in računalnikar Donald E. Knuth. Omogoča nam res kvalitetno pripravo besedila za tisk in že na cenenih 9-igličnih tiskalnikih dob imo kakovosten izpis. Ko smo pred tremi let i v Preseku pisali o tem programu , ki nam nadomesti strica v tiskarni ( Mat ija Lokar, TEX , Presek 15 (1987-88) 6, 326-332), se je kar nekaj bralcev zan imalo , kako bi do tega programa prišli. Zal so bile doslej različne izpeljave TEX-a za pe združljive računalnike dokaj draga zadeva . Seveda smo si programe nekako 'izposodili', vendar je slaba vest ostala. No sedaj si lahko oddahnemo in vsem bralcem sporočimo, da lahko poceni pridejo do TEX-a. ln ne le do njega . Skupaj z njim dobimo še cel kup zanimivih programov. Tako je priložen program , ki nam omogoči , da naredimo slike in jih nato vključimo v besedilo , program METAFONT za oblikovanje novih naborov znakov , nadgradnja TEX-a LATEX in še in še . Posebej LATEX je zanim iva zad eva. Ker je priprava besedil v TEX-u včasih nekoliko zapletena, je Leslie Lamport pripravil sistem ukazov, ki so nekakšna nadgradnja TEX-a in ga poimenoval LATEX. Omogoča nam enostavnejše oblikovanje besedila. Poleg preprost ejše uporabe ima še to dobro lastnost , da naše znanje TEX-a ni vrženo proč. Se vedno ima mo na voljo vse ukaze , kot j ih pozna TEX in pa cel kup novih. Tako je večina uporab nikov TEX-a , kar j ih poznam, prešla na uporabo LATEX-a . Le TEX uporabl jate, boste nad LATEX-om prav gotovo navdušeni , če pa ne - poskusite .. saj ni težko. Da bo učenje LATEX-a še lažje, nam bo pomagala knjiga Marka Razpeta , Sedi in piši z LATEX-om. O njej nekoliko več v nadaljeva nj u. Sedaj pa se vrnimo k programskemu paketu . S posredovanjem skupine navdušen ih uporabnikov TEX-a, je konec prejšnjega leta v Slovenijo prišel 320 emTEX, izvedba nove inačice TEX-a. Avtor, Eberhard Mattes z univerze v Stuttgartu,je program namenil prostemu razširjanje. (Zato ga lahko dobimo zastonj .) V originalni obliki je dokaj neroden za uporabo, vsaj za večino uporabnikov . Zahvaljujoč stikom z avtorjem je omenjena skupina pripravila več paketov s programi, ki so sedaj v obliki, primerni za večino uporabnikov in udobno nameščeni na diskete. Programski paket je razdeljen na 7 paketov, med katerimi nekateri na- stopajo v več inačicah. Običajni uporabnik , bo za delo potreboval le paketa 1 in 2, ki sta na treh disketah 5,25" oz. dveh 3 ,5" , tako da so stroški nabave res minimalni : 400,00 d in (320,00 din) oz. 350,00 din (280,00 din) . Poleg disket dobimo še knjižico s kratkimi navodili za uporabo tega pro- gramskega paketa. Opisano je nameščanje, vsebina paketov, način klica pro- gramov, namen posameznih pomožnih programov . Priložen je tudi dodatek z navodili za začetnike in seznam naborov znakov. Marsikdo bo pogrešal podrobnejših navodil, vendar bodo za prvo silo zadostovala tudi ta . Seveda pa se bo potrebno naučiti ustreznih ukazov . Verjetno bo najlaže začeti kar s LATEX-om. Zelo primeren pripomoček pri učenju bo tretja knj iga iz Račkove knjižnice Sedi in piši z LATEX-om, avtorja Marka Razpeta . Kot pravi sam avtor, se je LATEX-a mogoče naučiti vsaj v 15 urah. Ob pomoči knjižice bo to šlo še laže in h itreje. Gradivo je podano sistematično in pre- gledno . Opremljeno je s številnim i zgledi, ki niso sami sebi namen, ampak so zelo uporabni. Tako v knjigi najdemo primer kemijske formule , kontrolne naloge iz nemškega jezika, primerek vabila, pesem , številne zapletene mate- matične formule, razpredelnice, .... Tako ne bo težav, da bodo vaše sem- inarske naloge dobile poleg kvalitetne vsebine še prvovrsten izgled, šolsko glasilo bo zaživelo v novi luči, rezultati šolskih tekmovanj bodo ličnejši , ne bo več napak pri testih zaradi nerazločnih formul. .. . Knjižica je res do- bro n<;;pisana. Njena glavna odlika je ravno ta, da njen naslov ne laže, saj začetnikom ne bo delala težav. Kljub temu pa bo tud i izkuše n uporabnik v njej našel marsikaj koristnega. Če natipkate z računalnikom več kot eno stran na mesec , ne pomišljajte in kupite programski paket emTEX in se skupaj z Razpetovo knjigo lotite učenja. Omenimo, da tudi Presek že kar nekaj časa oblikujejo s pomočjo TEX-a. Ker vedno več avtorjev svoje članke napiše kar v TEX-u, je delo pri pripravi Preseka močno olajšano. Matija Lokar - SLIKOVNA KRIŽANKA " M AT EM AT IL NI POJM I" - Rešitev s str. 243 ""''',.: \ , ~,Il...) , . ""'"" - , v: -~ ~"o. ~ ..... ..." ~ P L E S K R O Peosee ~ ~ L I N A~ O O R A= ~ A M A T E R~ T S 0+'- . N I c ~. K E K E C~ , E T A~ S N A G A - T A J G A + V A L 1~9 ~"" • + b ~ .if O K U S LJ~" K V A R T E T-~. c;;;;;;;;; .- O S T A N = I N e""""" --;;;- (li. p O L ~- O S K A R~"" "'" A T A A~ S T A R K ~ e A S ,- T O ,_& T A"""'" •Proizvodnja in prodaja računalniške opreme •Servis računalniške opreme •Prodaja tuje strokovne literature ALTECH AlternativneTehnologije,d.o.o. Titova 118 61000 Ljubljana tel. : (+38) 061 347969 Fax: (+38) 061 347961 ANGLESKE ASTRONOMSKE ZNAMKE Jeseni 1990je angleška pošta s štirimi znamkami počastila dve pomembni as- tronomski obletnici : dvestoletnico zvezdarne v Armaghu na Severnem Irskem in stoletnico Britanske astronomske zveze . Le leta 1675 so osnovali Kraljevi greenwiški observatorij, predvsem zato, ker so mornarji potrebovali točen čas in zvezdne karte za orientacijo . Na znamki za 22 penijev kaže glavna risba stavbo zvezdarne vArmaghu . Na levi vidimo radijski daljnogled v JodrelI Banku s paraboloidno anteno s premerom 76 metrov , na desni pa največji britanski daljnogled. Daljnogled je eden izmed najboljših na svetu, nosi ime po Williamu Herschlu in stoji na La Palmi na Kanarskih otokih. Zgornji okrasni trak vsebuje risbe Zemlje, merilnika vetra , Sonca in neba. Znamka za 26 penijev ima na sredi risbo kometa , Luninega mrka in razlago plime in je posvečena Newtonovemu gravitacijskemu zakonu. Levo je prvi Newtonov zrcalni daljnogled iz leta 1672 in desno veliki Herschlov zrcalni daljnogled. William Herschel je leta 1781 odkril planet Uran in narisal dotlej najnatančnejšo zvezdno karto. Okrasni trak kaže komet in Herschlovo risbo naše Galaksije . Kraljevi astronom Edmund Halley je na osnovi Newtonovega zakona predvidel, da se bo vrnil komet, ki ga imenujemo po njem . Znamka za 31 penijev vsebuje risbe ozvezdij in stare naprave za ugo- tavljanje lege zvezd na nebu in opozarja na pomen astronomije za natančno merjenje časa. Okrasn i trak kaže pla nete Osončja, ki so jih poznali v He r- sch lovem času. Znamka za 37 penijev kaže starodavni Stonehenge, v katerem so častili Sonce in ki daje slutiti zasnovo koledarja. Na levi risbi vidimo armilarno sfero, staro napravo za določanje leg nebesnih teles in časa , desna pa opozarja na pomen astronomije za orientacijo na morju. Okrasni trak kaže Lunine mene. Risbe je narisal Jeff Fisher , ki večkrat prispeva tudi kako naslovnico za rev ijo New Sc ientist. Čeprav se zdijo nekoliko natrpa ne in je treba dobro pogledati , da približno ugotovimo, kaj naj bi kazale, dajejo znamke ugoden vtis . Janez Strnad " ~ :' ~ i , t,., c, " ~.; <, r 1 \. '. \ .~.... \ '-oo .~ , ,_