Тема 19. Задачи на теорию чисел
19.15 Среднее арифметическое и минимальная сумма
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела задачи на теорию чисел
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#11683

На доске написано пять различных натуральных чисел, среднее арифметическое которых равно 11. За один ход с доски стирают одно число так, чтобы среднее арифметическое оставшихся чисел было больше, чем до этого стирания.

а) Можно ли сделать четыре хода?

б) Могло ли среднее арифметическое чисел на доске увеличиться в три раза после трех ходов?

в) Найдите минимальное возможное среднее арифметическое чисел, оставшихся после трех ходов, если известно, что числа 12 среди изначально написанных чисел не было.

Показать ответ и решение

а) Да, можно. Достаточно на каждом ходу стирать наименьшее из чисел. Например, для исходных чисел 9, 10, 11, 12, 13 можно стереть последовательно числа 9, 10, 11, 12. Легко проверить, что после каждого хода среднее арифметическое будет увеличиваться.

б) После трех ходов на доске останется два числа. Пусть их среднее арифметическое втрое больше исходного, то есть равно 33, тогда их сумма равна 33⋅2 = 66  . Каждое из трех стертых чисел не меньше единицы (т.к. числа по условию натуральные), значит, сумма всех пяти чисел не меньше, чем 1⋅3+ 66 = 69  , а среднее арифметическое не меньше, чем 69
5 = 13,8 > 11  , что противоречит условию.

в) Утверждение. Пусть имеется набор из n  чисел со средним арифметическим, равным μ  , тогда верны следующие утверждения:

  • При удалении из набора числа, равного μ  , среднее арифметическое чисел набора останется равным μ  .
  • При удалении из набора числа, большего, чем μ  , среднее арифметическое чисел набора станет меньше, чем μ  .
  • При удалении из набора числа, меньшего, чем μ  , среднее арифметическое чисел набора станет больше, чем μ  .

Вернемся к нашим числам. Исходное среднее арифметическое равно 11, значит, исходная сумма равна S0 = 11⋅5 = 55  . После трех ходов на доске всегда будет оставаться два числа, значит, минимизация их среднего арифметического равносильна минимизации их суммы.

Чтобы после стирания числа наше среднее арифметическое увеличилось, мы должны стереть число, меньшее текущего среднего арифметического, а так как средние арифметические после каждого стирания увеличиваются, то текущее среднее арифметическое меньше, чем итоговое среднее арифметическое μ  двух оставшихся чисел. Тогда можем сделать вывод, что на каждом ходу мы стираем число, меньшее итогового среднего арифметического μ  . (⋆)

Мы знаем, что итоговое среднее арифметическое двух оставшихся чисел μ  должно быть больше, чем 11. Тогда итоговая сумма S  должна быть натуральным числом, большим, чем 11 ⋅2 = 22  . Таким образом, S ≥ 23  . Будем перебирать по ней снизу, пока не найдем достижимую (она и будет минимально возможной).

  • Пусть S = 23  , тогда итоговое среднее арифметическое μ = 11,5  , а числа, которые были стерты a1, a2, a3  — различные натуральные, каждое из них меньше, чем 11,5 (см. (⋆ )  ). Тогда их сумма не превышает 9 +10 + 11 = 30  , а сумма исходного набора не превышает 30+ S = 53 < 55  . Получаем противоречие.
  • Пусть S = 24  , тогда итоговое среднее арифметическое μ = 12  , а числа, которые были стерты a1, a2, a3  — различные натуральные, каждое из них меньше, чем 12 (см. (⋆)  ). Тогда их сумма не превышает 9+ 10+ 11 = 30  , а сумма исходного набора не превышает 30+ S = 54 < 55  . Получаем противоречие.
  • Для S  = 25
 3  и μ = 12,5  строится следующий пример (в каждой строчке набор, начиная с исходного):
    pict

    В полученном примере все условия выполняются, значит, наименьшее возможное среднее арифметическое после трех ходов при условии, что числа 12 в наборе нет, равняется 12,5.

Ответ:

а) да

б) нет

в) 12,5

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!