Средние арифметические набора — задание 20 ЕГЭ по профильной математике

Средние арифметические набора. 5 примера с ответом и проверкой.

Пример 1

На доске написано 12 различных натуральных чисел. Среднее арифметическое семи наименьших из них равно 8, а среднее арифметическое семи наибольших равно 16.

а) Может ли наибольшее из этих двенадцати чисел равняться 18?
б) Может ли среднее арифметическое всех двенадцати чисел равняться 11?
в) Найдите наименьшее значение среднего арифметического всех двенадцати чисел.
Показать ответ
а) нет: если наибольшее число равно M, то семь наибольших различны и не превосходят M, поэтому их сумма не больше M + (M − 1) + … + (M − 6) = 7M − 21; из 7M − 21 ≥ 112 следует M ≥ 19, а 18 меньше б) нет: сумма всех двенадцати чисел равна 56 + 112 − (a₆ + a₇), поэтому среднее 11 потребовало бы a₆ + a₇ = 36, а эта сумма не превосходит 27 в) 11 3/4 (то есть 141/12); пример: 1, 2, 3, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 и 19; меньше нельзя — среднее равно (56 + 112 − (a₆ + a₇))/12, а a₆ + a₇ ≤ 27
Решение
Расположим числа по возрастанию: a1 < a2 < … < a12. Семь наименьших — это a1…a7 с суммой 56, семь наибольших — a6…a12 с суммой 112; они перекрываются по числам a6 и a7.
Поэтому сумма всех двенадцати равна 56 + 112 − (a6 + a7), и минимум среднего достигается при максимуме S67 = a6 + a7.
Оценим S67 сверху. Во-первых, a1 + … + a5 ≥ 1 + 2 + 3 + 4 + 5 = 15, поэтому S67 ≤ 56 − 15. Во-вторых, числа a8 … a12 различны и больше a7, значит их сумма не меньше 5a7 + 15; вместе с a7 ≥ (S67 + 1)/2 это даёт S67 ≤ 27.
Итого S67 ≤ 27, и это достигается, например, на наборе 1, 2, 3, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 и 19. Наименьшее среднее равно 141/12 = 11 3/4.

Пример 2

На доске написано 12 различных натуральных чисел. Среднее арифметическое семи наименьших из них равно 9, а среднее арифметическое семи наибольших равно 19.

а) Может ли наибольшее из этих двенадцати чисел равняться 20?
б) Может ли среднее арифметическое всех двенадцати чисел равняться 13?
в) Найдите наименьшее значение среднего арифметического всех двенадцати чисел.
Показать ответ
а) нет: если наибольшее число равно M, то семь наибольших различны и не превосходят M, поэтому их сумма не больше M + (M − 1) + … + (M − 6) = 7M − 21; из 7M − 21 ≥ 133 следует M ≥ 22, а 20 меньше б) нет: сумма всех двенадцати чисел равна 63 + 133 − (a₆ + a₇), поэтому среднее 13 потребовало бы a₆ + a₇ = 40, а эта сумма не превосходит 33 в) 13 7/12 (то есть 163/12); пример: 1, 2, 3, 9, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 и 22; меньше нельзя — среднее равно (63 + 133 − (a₆ + a₇))/12, а a₆ + a₇ ≤ 33
Решение
Расположим числа по возрастанию: a1 < a2 < … < a12. Семь наименьших — это a1…a7 с суммой 63, семь наибольших — a6…a12 с суммой 133; они перекрываются по числам a6 и a7.
Поэтому сумма всех двенадцати равна 63 + 133 − (a6 + a7), и минимум среднего достигается при максимуме S67 = a6 + a7.
Оценим S67 сверху. Во-первых, a1 + … + a5 ≥ 1 + 2 + 3 + 4 + 5 = 15, поэтому S67 ≤ 63 − 15. Во-вторых, числа a8 … a12 различны и больше a7, значит их сумма не меньше 5a7 + 15; вместе с a7 ≥ (S67 + 1)/2 это даёт S67 ≤ 33.
Итого S67 ≤ 33, и это достигается, например, на наборе 1, 2, 3, 9, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 и 22. Наименьшее среднее равно 163/12 = 13 7/12.

Пример 3

На доске написано 12 различных натуральных чисел. Среднее арифметическое семи наименьших из них равно 8, а среднее арифметическое семи наибольших равно 16.

а) Может ли наибольшее из этих двенадцати чисел равняться 16?
б) Может ли среднее арифметическое всех двенадцати чисел равняться 11?
в) Найдите наименьшее значение среднего арифметического всех двенадцати чисел.
Показать ответ
а) нет: если наибольшее число равно M, то семь наибольших различны и не превосходят M, поэтому их сумма не больше M + (M − 1) + … + (M − 6) = 7M − 21; из 7M − 21 ≥ 112 следует M ≥ 19, а 16 меньше б) нет: сумма всех двенадцати чисел равна 56 + 112 − (a₆ + a₇), поэтому среднее 11 потребовало бы a₆ + a₇ = 36, а эта сумма не превосходит 27 в) 11 3/4 (то есть 141/12); пример: 1, 2, 3, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 и 19; меньше нельзя — среднее равно (56 + 112 − (a₆ + a₇))/12, а a₆ + a₇ ≤ 27
Решение
Расположим числа по возрастанию: a1 < a2 < … < a12. Семь наименьших — это a1…a7 с суммой 56, семь наибольших — a6…a12 с суммой 112; они перекрываются по числам a6 и a7.
Поэтому сумма всех двенадцати равна 56 + 112 − (a6 + a7), и минимум среднего достигается при максимуме S67 = a6 + a7.
Оценим S67 сверху. Во-первых, a1 + … + a5 ≥ 1 + 2 + 3 + 4 + 5 = 15, поэтому S67 ≤ 56 − 15. Во-вторых, числа a8 … a12 различны и больше a7, значит их сумма не меньше 5a7 + 15; вместе с a7 ≥ (S67 + 1)/2 это даёт S67 ≤ 27.
Итого S67 ≤ 27, и это достигается, например, на наборе 1, 2, 3, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 и 19. Наименьшее среднее равно 141/12 = 11 3/4.

Пример 4

На доске написано 12 различных натуральных чисел. Среднее арифметическое семи наименьших из них равно 10, а среднее арифметическое семи наибольших равно 15.

а) Может ли наибольшее из этих двенадцати чисел равняться 17?
б) Может ли среднее арифметическое всех двенадцати чисел равняться 12?
в) Найдите наименьшее значение среднего арифметического всех двенадцати чисел.
Показать ответ
а) нет: если наибольшее число равно M, то семь наибольших различны и не превосходят M, поэтому их сумма не больше M + (M − 1) + … + (M − 6) = 7M − 21; из 7M − 21 ≥ 105 следует M ≥ 18, а 17 меньше б) нет: сумма всех двенадцати чисел равна 70 + 105 − (a₆ + a₇), поэтому среднее 12 потребовало бы a₆ + a₇ = 31, а эта сумма не превосходит 25 в) 12 1/2 (то есть 150/12); пример: 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 и 18; меньше нельзя — среднее равно (70 + 105 − (a₆ + a₇))/12, а a₆ + a₇ ≤ 25
Решение
Расположим числа по возрастанию: a1 < a2 < … < a12. Семь наименьших — это a1…a7 с суммой 70, семь наибольших — a6…a12 с суммой 105; они перекрываются по числам a6 и a7.
Поэтому сумма всех двенадцати равна 70 + 105 − (a6 + a7), и минимум среднего достигается при максимуме S67 = a6 + a7.
Оценим S67 сверху. Во-первых, a1 + … + a5 ≥ 1 + 2 + 3 + 4 + 5 = 15, поэтому S67 ≤ 70 − 15. Во-вторых, числа a8 … a12 различны и больше a7, значит их сумма не меньше 5a7 + 15; вместе с a7 ≥ (S67 + 1)/2 это даёт S67 ≤ 25.
Итого S67 ≤ 25, и это достигается, например, на наборе 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 и 18. Наименьшее среднее равно 150/12 = 12 1/2.

Пример 5

На доске написано 12 различных натуральных чисел. Среднее арифметическое семи наименьших из них равно 6, а среднее арифметическое семи наибольших равно 14.

а) Может ли наибольшее из этих двенадцати чисел равняться 15?
б) Может ли среднее арифметическое всех двенадцати чисел равняться 9?
в) Найдите наименьшее значение среднего арифметического всех двенадцати чисел.
Показать ответ
а) нет: если наибольшее число равно M, то семь наибольших различны и не превосходят M, поэтому их сумма не больше M + (M − 1) + … + (M − 6) = 7M − 21; из 7M − 21 ≥ 98 следует M ≥ 17, а 15 меньше б) нет: сумма всех двенадцати чисел равна 42 + 98 − (a₆ + a₇), поэтому среднее 9 потребовало бы a₆ + a₇ = 32, а эта сумма не превосходит 23 в) 9 3/4 (то есть 117/12); пример: 1, 2, 3, 4, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 16 и 17; меньше нельзя — среднее равно (42 + 98 − (a₆ + a₇))/12, а a₆ + a₇ ≤ 23
Решение
Расположим числа по возрастанию: a1 < a2 < … < a12. Семь наименьших — это a1…a7 с суммой 42, семь наибольших — a6…a12 с суммой 98; они перекрываются по числам a6 и a7.
Поэтому сумма всех двенадцати равна 42 + 98 − (a6 + a7), и минимум среднего достигается при максимуме S67 = a6 + a7.
Оценим S67 сверху. Во-первых, a1 + … + a5 ≥ 1 + 2 + 3 + 4 + 5 = 15, поэтому S67 ≤ 42 − 15. Во-вторых, числа a8 … a12 различны и больше a7, значит их сумма не меньше 5a7 + 15; вместе с a7 ≥ (S67 + 1)/2 это даёт S67 ≤ 23.
Итого S67 ≤ 23, и это достигается, например, на наборе 1, 2, 3, 4, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 16 и 17. Наименьшее среднее равно 117/12 = 9 3/4.

Другие темы задания №20

Нужен репетитор по математике?

Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.

Репетиторы по математике

Подбор репетитора

Напишите, что нужно, — команда Precettore подберёт репетитора и свяжется с вами.

Готовьтесь к ЕГЭ по профильной математике в Precettore

Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.