Аристарх написал на заборе квадратный трёхчлен вида После этого каждый проходящий мимо человек по очереди делал следующее: увеличивал или уменьшал на 1 либо коэффициент при x, либо свободный член (но не оба сразу). Рассматриваются все возможные последовательности таких изменений, приводящие от начального к конечному трёхчлену.
а) Существует ли такая последовательность получившихся многочленов, в которой ни разу не появился многочлен с целыми корнями, если в итоге на заборе оказался трёхчлен
б) Существует ли такая последовательность получившихся многочленов, в которой ни разу не появился многочлен с целыми корнями, если в итоге на заборе оказался трёхчлен
в) Многочлен был получен за минимальное количество шагов. Какое наибольшее количество многочленов с целыми корнями можно при этом получить?
а) Да. В последовательности
ни один трехчлен не имеет целых корней.
б) Нет. Заметим, что при каждой операции значение трехчлена при менялось ровно на 1, при этом изначально оно было
а в конце стало
Значит, в какой-то момент оно было равно нулю. В этот момент многочлен имел корень −1 и по теореме Виета второй его корень также был целым (свободный член, взятый с противоположным знаком).
в) Чтобы сделать наименьшее число операций, нужно только увеличивать коэффициент при x и только уменьшать свободный член. Тогда потребуется 20 операций. Значит, коэффициент при x (обозначим его b) будет принимать значения 10, 11, 12, 13, 14, 15, а свободный член (обозначим его c) — от 20 до 5. Выпишем возможные пары (b; c), дающие точные квадраты: (10; 16), (10; 9), (11; 10), (11; 18), (12; 11), (12; 20), (13; 12), (14; 13), (15; 14).
Кроме того, из пар (10; 9), (11; 10), (12; 11), (13; 12), (14; 13), (15; 14), может реализоваться только один, поскольку у каждой пары разность коэффициентов равна 1, а при указанных действиях разность всегда растет (уменьшаемое растет, вычитаемое уменьшается). Аналогичное утверждение верно и для пар (10; 16), (11; 18), (12; 20). Следовательно, можно сделать не более двух таких трехчленов.
Два трехчлена получить можно, например,
Ясно, что дойти до нужного трехчлена дальше можно.
Ответ: а) да; б) нет; в) 2.

