Три сорта чисел в две группы: наибольшее среднее — задание 20 ЕГЭ по профильной математике

Средние арифметические набора. 5 примера с ответом и проверкой.

Пример 1

На доске написано 24 чисел: 8 чисел «5», 8 «4» и 8 «3». Эти числа разбивают на две группы, в каждой из которых есть хотя бы одно число. Среднее арифметическое чисел в первой группе равно A, среднее арифметическое чисел во второй группе равно B. (Для группы из единственного числа среднее арифметическое равно этому числу.)

а) Приведите пример разбиения исходных чисел на две группы, при котором среднее арифметическое всех чисел меньше A + B2.
б) Докажите, что если разбить исходные числа на две группы по 12 чисел, то среднее арифметическое всех чисел будет равно A + B2.
в) Найдите наибольшее возможное значение выражения A + B2.
Показать ответ
а) например, первая группа — 2 числа «5», вторая — 6 чисел «5», 8 чисел «4», 8 чисел «3»: тогда A = 5, B = 3 10/11, а (A + B)/2 = 4 5/11 > 4 б) пусть в группах по 12 чисел с суммами s и 96 − s. Тогда A + B = s/12 + (96 − s)/12 = 96/12, поэтому (A + B)/2 = 96/24 = 4 — это и есть среднее арифметическое всех чисел в) 4 11/23; достигается, когда в одной группе единственное число «5»
Решение
Пусть в первой группе n чисел с суммой s, тогда во второй 24 − n чисел с суммой 96 − s, и
(A + B)/2 = (s/n + (96 − s)/(24 − n))/2.
б) При n = 12 получаем (s + 96 − s)/24 = 96/24 = 4 — среднее всех чисел, что и требовалось.
а) При n ≠ 12 равенства уже нет: например, если первая группа состоит из 2 числа «5», то (A + B)/2 = 4 5/11 — больше среднего всех чисел 4.
в) При фиксированном n выражение линейно по s с коэффициентом (1/n − 1/(24 − n))/2, положительным при n < 12. Значит в меньшую группу выгодно брать самые большие числа, и наилучший случай — группа из единственного числа «5»: (A + B)/2 = (5 + 3 22/23)/2 = 4 11/23.
Ответ: 4 11/23.

Пример 2

На доске написано 36 чисел: 12 чисел «6», 12 «5» и 12 «4». Эти числа разбивают на две группы, в каждой из которых есть хотя бы одно число. Среднее арифметическое чисел в первой группе равно A, среднее арифметическое чисел во второй группе равно B. (Для группы из единственного числа среднее арифметическое равно этому числу.)

а) Приведите пример разбиения исходных чисел на две группы, при котором среднее арифметическое всех чисел меньше A + B2.
б) Докажите, что если разбить исходные числа на две группы по 18 чисел, то среднее арифметическое всех чисел будет равно A + B2.
в) Найдите наибольшее возможное значение выражения A + B2.
Показать ответ
а) например, первая группа — 2 числа «6», вторая — 10 чисел «6», 12 чисел «5», 12 чисел «4»: тогда A = 6, B = 4 16/17, а (A + B)/2 = 5 8/17 > 5 б) пусть в группах по 18 чисел с суммами s и 180 − s. Тогда A + B = s/18 + (180 − s)/18 = 180/18, поэтому (A + B)/2 = 180/36 = 5 — это и есть среднее арифметическое всех чисел в) 5 17/35; достигается, когда в одной группе единственное число «6»
Решение
Пусть в первой группе n чисел с суммой s, тогда во второй 36 − n чисел с суммой 180 − s, и
(A + B)/2 = (s/n + (180 − s)/(36 − n))/2.
б) При n = 18 получаем (s + 180 − s)/36 = 180/36 = 5 — среднее всех чисел, что и требовалось.
а) При n ≠ 18 равенства уже нет: например, если первая группа состоит из 2 числа «6», то (A + B)/2 = 5 8/17 — больше среднего всех чисел 5.
в) При фиксированном n выражение линейно по s с коэффициентом (1/n − 1/(36 − n))/2, положительным при n < 18. Значит в меньшую группу выгодно брать самые большие числа, и наилучший случай — группа из единственного числа «6»: (A + B)/2 = (6 + 4 34/35)/2 = 5 17/35.
Ответ: 5 17/35.

Пример 3

На доске написано 36 чисел: 12 чисел «5», 12 «4» и 12 «3». Эти числа разбивают на две группы, в каждой из которых есть хотя бы одно число. Среднее арифметическое чисел в первой группе равно A, среднее арифметическое чисел во второй группе равно B. (Для группы из единственного числа среднее арифметическое равно этому числу.)

а) Приведите пример разбиения исходных чисел на две группы, при котором среднее арифметическое всех чисел меньше A + B2.
б) Докажите, что если разбить исходные числа на две группы по 18 чисел, то среднее арифметическое всех чисел будет равно A + B2.
в) Найдите наибольшее возможное значение выражения A + B2.
Показать ответ
а) например, первая группа — 2 числа «5», вторая — 10 чисел «5», 12 чисел «4», 12 чисел «3»: тогда A = 5, B = 3 16/17, а (A + B)/2 = 4 8/17 > 4 б) пусть в группах по 18 чисел с суммами s и 144 − s. Тогда A + B = s/18 + (144 − s)/18 = 144/18, поэтому (A + B)/2 = 144/36 = 4 — это и есть среднее арифметическое всех чисел в) 4 17/35; достигается, когда в одной группе единственное число «5»
Решение
Пусть в первой группе n чисел с суммой s, тогда во второй 36 − n чисел с суммой 144 − s, и
(A + B)/2 = (s/n + (144 − s)/(36 − n))/2.
б) При n = 18 получаем (s + 144 − s)/36 = 144/36 = 4 — среднее всех чисел, что и требовалось.
а) При n ≠ 18 равенства уже нет: например, если первая группа состоит из 2 числа «5», то (A + B)/2 = 4 8/17 — больше среднего всех чисел 4.
в) При фиксированном n выражение линейно по s с коэффициентом (1/n − 1/(36 − n))/2, положительным при n < 18. Значит в меньшую группу выгодно брать самые большие числа, и наилучший случай — группа из единственного числа «5»: (A + B)/2 = (5 + 3 34/35)/2 = 4 17/35.
Ответ: 4 17/35.

Пример 4

На доске написано 24 чисел: 8 чисел «6», 8 «5» и 8 «4». Эти числа разбивают на две группы, в каждой из которых есть хотя бы одно число. Среднее арифметическое чисел в первой группе равно A, среднее арифметическое чисел во второй группе равно B. (Для группы из единственного числа среднее арифметическое равно этому числу.)

а) Приведите пример разбиения исходных чисел на две группы, при котором среднее арифметическое всех чисел меньше A + B2.
б) Докажите, что если разбить исходные числа на две группы по 12 чисел, то среднее арифметическое всех чисел будет равно A + B2.
в) Найдите наибольшее возможное значение выражения A + B2.
Показать ответ
а) например, первая группа — 2 числа «6», вторая — 6 чисел «6», 8 чисел «5», 8 чисел «4»: тогда A = 6, B = 4 10/11, а (A + B)/2 = 5 5/11 > 5 б) пусть в группах по 12 чисел с суммами s и 120 − s. Тогда A + B = s/12 + (120 − s)/12 = 120/12, поэтому (A + B)/2 = 120/24 = 5 — это и есть среднее арифметическое всех чисел в) 5 11/23; достигается, когда в одной группе единственное число «6»
Решение
Пусть в первой группе n чисел с суммой s, тогда во второй 24 − n чисел с суммой 120 − s, и
(A + B)/2 = (s/n + (120 − s)/(24 − n))/2.
б) При n = 12 получаем (s + 120 − s)/24 = 120/24 = 5 — среднее всех чисел, что и требовалось.
а) При n ≠ 12 равенства уже нет: например, если первая группа состоит из 2 числа «6», то (A + B)/2 = 5 5/11 — больше среднего всех чисел 5.
в) При фиксированном n выражение линейно по s с коэффициентом (1/n − 1/(24 − n))/2, положительным при n < 12. Значит в меньшую группу выгодно брать самые большие числа, и наилучший случай — группа из единственного числа «6»: (A + B)/2 = (6 + 4 22/23)/2 = 5 11/23.
Ответ: 5 11/23.

Пример 5

На доске написано 24 чисел: 8 чисел «7», 8 «6» и 8 «5». Эти числа разбивают на две группы, в каждой из которых есть хотя бы одно число. Среднее арифметическое чисел в первой группе равно A, среднее арифметическое чисел во второй группе равно B. (Для группы из единственного числа среднее арифметическое равно этому числу.)

а) Приведите пример разбиения исходных чисел на две группы, при котором среднее арифметическое всех чисел меньше A + B2.
б) Докажите, что если разбить исходные числа на две группы по 12 чисел, то среднее арифметическое всех чисел будет равно A + B2.
в) Найдите наибольшее возможное значение выражения A + B2.
Показать ответ
а) например, первая группа — 2 числа «7», вторая — 6 чисел «7», 8 чисел «6», 8 чисел «5»: тогда A = 7, B = 5 10/11, а (A + B)/2 = 6 5/11 > 6 б) пусть в группах по 12 чисел с суммами s и 144 − s. Тогда A + B = s/12 + (144 − s)/12 = 144/12, поэтому (A + B)/2 = 144/24 = 6 — это и есть среднее арифметическое всех чисел в) 6 11/23; достигается, когда в одной группе единственное число «7»
Решение
Пусть в первой группе n чисел с суммой s, тогда во второй 24 − n чисел с суммой 144 − s, и
(A + B)/2 = (s/n + (144 − s)/(24 − n))/2.
б) При n = 12 получаем (s + 144 − s)/24 = 144/24 = 6 — среднее всех чисел, что и требовалось.
а) При n ≠ 12 равенства уже нет: например, если первая группа состоит из 2 числа «7», то (A + B)/2 = 6 5/11 — больше среднего всех чисел 6.
в) При фиксированном n выражение линейно по s с коэффициентом (1/n − 1/(24 − n))/2, положительным при n < 12. Значит в меньшую группу выгодно брать самые большие числа, и наилучший случай — группа из единственного числа «7»: (A + B)/2 = (7 + 5 22/23)/2 = 6 11/23.
Ответ: 6 11/23.

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.