Categorie archieven: Opgaven

Opgave 20

Geplaatst op door

AB is een koorde en P een willekeurig punt van een gegeven cirkel. Q is de loodrechte projectie van P op AB en R en S zijn de loodrechte projecties van P op de raaklijnen aan de cirkel in A en B. Bewijs dat PQ het meetkundig gemiddelde is van PR en PS.

Antwoord

  • Maken we eerst een tekening:
  • We proberen aan te tonen dat de driehoeken PRQ en PQS gelijkvormig zijn, want dan is \dfrac{PR}{PQ}=\dfrac{PQ}{PS} en hieruit volgt het gestelde.
  • De vierhoeken PRAQ en PQSB zijn koordenvierhoeken omdat twee overstaande hoeken recht zijn.
  • In de eerste koordenvierhoek is \widehat{PRQ}=\widehat{PAQ}  omdat in een koordenvierhoek de hoek tussen een zijde en de diagonaal gelijk is aan de hoek gevormd door de overstaande zijde en de andere diagonaal. Daarom is ook \widehat{PQS}=\widehat{PBS}.
  • Maar de hoeken \widehat{PAQ} en \widehat{PBS} zijn gelijk als hoeken op eenzelfde boog in de gegeven cirkel. Bijgevolg is \widehat{PRQ}=\widehat{PQS}.
  • Via een analoge redenering is ook \widehat{PQR}=\widehat{PSQ} en dus zijn de driehoeken PRQ en PQS gelijkvormig, zoals gevraagd.

Opgave 19

Geplaatst op door

Controleer voor elk natuurlijk getal vanaf 7 of {n} \choose {7} deelbaar is door 12 en bereken de fractie van dergelijke getallen. Zoek de limiet van die fractie als je steeds meer getallen controleert.

Antwoord
  • We weten dat {n} \choose {7} = \dfrac{n!}{7!(n-7)!}=\dfrac{n(n-1)\cdots(n-6)}{2^4.3^2.5.7}
  • Om deelbaar te zijn door 12 moet de teller deelbaar zijn door {2^6.3^3.5.7}. Omdat de teller betsaat uit zeven opeenvolgende getallen is die zeker al deelbaar door 7 en 5.
  • Bekijken we nu de factoren 3. De teller is zeker deelbaar door 9, want zeven opeenvolgende getallen bevatten zeker twee veelvouden van 3.
  • Als n \equiv 0,1,2,3,4,5 \text{ of } 6 \text{ mod } 9, dan is zeker één van de zeven getallen uit de teller deelbaar door 9 en een ander door 3, zodat de teller deelbaar is door 3^3.
  • Nu de factoren 2: Als n even is dan zijn n,n-2,n-4 en n-6 allemaal deelbaar door 2 en juist twee getallen zijn een viervoud, zodat de teller dan deelbaar is door 2^6.
  • Als n oneven is dan zijn n-1,n-3 en n-5 deelbaar door 2. Als n-3 het enige getal is dat deelbaar is door 4, dan moet het zelfs deelbaar zijn door 16 anders kan de teller niet deelbaar zijn door 2^6. Dus moet n \equiv 3 \text{ mod } 16. Als n-1 en n-5 beiden deelbaar zijn door 4, dan moet opdat de teller  deelbaar zou  zijn door 2^6, een van die getallen deelbaar zijn door 8. Dus moet n \equiv 1,5 \text{ mod } 8 of n \equiv 1,5,9,13 \text{ mod } 16.
  • Brengen we nu alle informatie samen: {n} \choose {7} is deelbaar door 12 als en slechts als

        \[\begin{cases} n \equiv 0,1,2,3,4,5,6 \text{ mod } 9 \\ n \equiv 0,1,2,3,4,5,6 ,8,9,10,12,13,14 \text{ mod } 16\]

  • Er zijn 7 mogelijkheden modulo 9 en 13 mogelijkheden modulo 16, dus zijn er volgens de Chinese reststelling 9.13=91  oplossingen modulo 9.16=144.
  • De waarschijnlijkheid dat {n} \choose {7}  deelbaar is door 12 nadert dus de waarde \frac{91}{144}.

Opgave 18

Geplaatst op door

n \in \mathbb{N}_0 is p-veilig ( met p een natuurlijk getal verschillend van 0), als het in absolute waarde meer dan 2 verschilt van alle p-vouden. Hoeveel natuurlijke getallen bestaan er die kleiner zijn dan 10000 en tegelijkertijd 7- veilig, 11-veilig en 13-veilig zijn?

Antwoord

  • Even op onderzoek: welke zijn de 10-veilige getallen? Het zijn: 3,4,5,6,7,13,14,15,16,17,23,…
  • als x zowel 7-veilig, 11-veilig en 13-veilig moet zijn dan geldt
    \begin{cases} x\equiv 3,4 \text{ mod } 7 \\ x\equiv 3,4,5,6,7,8 \text{ mod } 11 \\ x\equiv 3,4,5,6,7,8,9,10 \text{ mod } 13 \end{cases}
  • Eigenlijk staan hier 2.6.8=96 stelsels die , volgens de chinese reststelling, allemaal een unieke oplossing hebben modulo 7.11.13=1001
  • Tussen 1 en 1001 hebben we dus 96 oplossingen, idem tussen 1002 en 2002, tussen 2003 en 3003, …, tussen 9009 en 10010. Bijgevolg hebben we 10.96 = 960 oplossingen.
  • Maar misschien zijn er wel oplossingen bij die  groter zijn dan 10000, vermits we tot 10010 gerekend hebben. We controleren en vinden dat 10006 \equiv -4 \text{ mod } 1001 en dus bij deling door 7,11 en 13 respectievelijk 3,7,en 9 als rest laat. Zodoende is 10006 zowel 7-veilig als 11-veilig en 13-veilig. Het zelfde geldt voor 10007 \equiv -3 \text{ mod } 1001.
  • Bijgevolg zijn er 960 – 2= 958 getallen die zowel 7-veilig, 11-veilig als 13-veilig zijn.

Opgave 17

Geplaatst op door

Er bestaat een punt P binnen een gelijkzijdige driehoek ABC zodat |PA|= 3, |PB|=4 en |PC|=5. Bereken de lengte van de zijde van die gelijkzijdige driehoek.

Antwoord

  • We roteren driehoek ABC rond A over 60°.
    BP’ is het beeld van CP en heeft dus lengte 5. Bovendien is driehoek APP’ gelijkzijdig en dus heeft PP’ lengte 3. Bijgevolg is driehoek BPP’ een 3-4-5 driehoek en dus rechthoekig.
  • Driehoek APP’ is gelijkzijdig en dus zijn alle hoeken 60°. Daarom meet de hoek BPA juist 90°+60°=150°.
  • We kunnen in driehoek BPA, met behulp van de cosinusregel de lengte van AB berekenen: |AB|^2=3^2+4^2-2.3.4.\cos 150°=25+12\sqrt{3}.
  • De zijde van de gelijkzijdige driehoek ABC heeft als lengte \sqrt{25+12\sqrt{3}}.

Opgave 16

Geplaatst op door

Voor 3 positieve getallen a,b en c  geldt:

    \[\frac{9}{2(a+b+c)}\leq \frac{1}{a+b}+\frac{1}{b+c}+\frac{1}{a+c}\leq \frac{1}{2}\Big(\frac{1}{a}+\frac{1}{b}+\frac{1}{c}\Big)\]

Antwoord

  • In de eerste ongelijkheid stellen we a+b=x, b+c=y en a+c=z , dan wordt de opgave herschreven als \frac{1}{x}+\frac{1}{y}+\frac{1}{z}\geq \frac{9}{x+y+z} of (x+y+z)\Big( \frac{1}{x}+\frac{1}{y}+\frac{1}{z}\Big )\geq 9.
  • We werken de haakjes uit en vinden: 3+\Big( \frac{x}{y}+\frac{y}{x}\Big)+\Big( \frac{x}{z}+\frac{z}{x}\Big)+\Big( \frac{y}{z}+\frac{z}{y}\Big) \geq 9.
  • Uit de ongelijkheid over het rekenkundig en meetkundig gemiddelde vinden we dat \frac{1}{2}\Big( \frac{x}{y}+\frac{y}{x}\Big) \geq \sqrtç \frac{x}{y}\frac{y}{x}=1, dus het linkerlid uit vorig punt is groter of gelijk aan 3+2+2+2=9 wat moest bewezen worden.
  • Voor het tweede deel van de ongelijkheid gebruiken we de ongelijkheid over het harmonisch en meetkundig gemiddelde: \frac{1}{a}+\frac{1}{b} \geq \frac{2}{\sqrt{ab}}. Volgens de ongelijkheid over het rekenkundig en meetkundig gemiddelde is bovendien \frac{2}{\sqrt{ab}} \geq \frac{4}{a+b}.
  • Pas dit nu toe op de drie termen van het linkerlid van de gevraagde ongelijkheid en het bewijs is klaar.