Назад
Задача

За некоторое время мальчик проехал на велосипеде целое число раз по периметру квадратной школы в одном направлении с постоянной по величине скоростью 10 км/ч. В это же время по периметру школы прогуливался его папа со скоростью 5 км/ч, при этом он мог менять направление движения. Папа видел мальчика в те и только те моменты, когда они находились на одной стороне школы. Мог ли папа видеть мальчика больше половины указанного времени?

Решение

  Предположим, что папа видел мальчика больше половины указанного времени. Тогда папа видел мальчика больше половины времени, пока мальчик проезжал какой-нибудь один круг.

  Рассмотрим этот круг. Пусть он начинался и заканчивался в точке S периметра школы. Обозначим вершины периметра школы через A, B, C и D так, чтобы точка S лежала на отрезке AB, а мальчик, делая круг, проезжал эти вершины в порядке B, C, D и A (см. рис.).

  Отметим множествоMвсех точек, в которых находился мальчик, пока его видел папа. Это множество может состоять из отдельных точек и промежутков, лежащих на сторонах квадратаABCD, причём по нашему предположению суммарная длина этих промежутков больше половины периметра этого квадрата. При симметрии относительно центраOэтого квадрата множествоMперейдёт в множествоM’, суммарная длина промежутков которого также больше половины периметра квадрата. Значит, эти множества имеют пересечение, которое содержит бесконечно много точек. Какие-нибудь две из этих точек, назовём ихKиL, лежат внутри одного из отрезков:SB,BCилиCS', гдеS'– точка, симметричнаяSотносительноO.   Без ограничения общности будем считать, что точкиKиLлежат внутри отрезкаSB, причём точкуKмальчик проехал раньше. По построению получаем, что папа видел мальчика не только в точкахKиL, но и в симметричных им относительноOточкахK'иL'. Значит, папа находился на сторонеAB, когда мальчик находился в точкеL, и на сторонеCD, когда мальчик находился в точкеK'. Сумма длин отрезковLB, BCиBK'меньше половины периметра квадрата. Значит, мальчик от точкиLдо точкиK'проехал меньше половины периметра школы, а папа за то же время прошел меньше четверти периметра школы. Противоречие: чтобы добраться от стороныABдо стороныCDпапе нужно было пройти не менее четверти периметра школы.
Ответ

Не мог.

Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь

Комментариев нет