20

Решение: Среднее арифметическое чисел

ЕГЭ · Математика, профиль · Задание 20 · Числа и выражения
ВысокаяФИПИ7C3FDAРазвёрнутое решение≈ 15 минутРазбор в 9 шагов
Условие

На доске написано 10 различных натуральных чисел. Среднее арифметическое шести наименьших из них равно 5, а среднее арифметическое шести наибольших равно 15.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

9 шагов
1

Пусть числа расположены в порядке возрастания: $x_1 < x_2 < \dots < x_{10}$. По условию сумма шести наименьших чисел равна $30$, а сумма шести наибольших — $90$.

$$x_1+x_2+x_3+x_4+x_5+x_6=30,\quad x_5+x_6+x_7+x_8+x_9+x_{10}=90$$
2

а) Если $x_1=3$, то пять следующих чисел — различные натуральные числа, большие 3. Их наименьшая возможная сумма равна $4+5+6+7+8=30$. Тогда сумма шести наименьших чисел была бы не менее $3+30=33$, что противоречит условию.

$$3+4+5+6+7+8=33>30$$
3

Следовательно, наименьшее число не может равняться 3.

4

б) Обозначим $B=x_5+x_6$. Тогда сумма всех десяти чисел равна $120-B$. Если среднее арифметическое равно 11, сумма всех чисел должна быть равна $110$, поэтому $B=10$.

$$\sum_{i=1}^{10}x_i=120-B,\quad 110=120-B,\quad B=10$$
5

Так как $x_1,x_2,x_3,x_4$ — четыре различных натуральных числа, меньших $x_5$, число $x_5$ должно быть не меньше 5. При $x_5+x_6=10$ и $x_6>x_5$ это невозможно: единственный возможный случай с $x_5\geq 5$ не даёт двух различных чисел. Поэтому среднее арифметическое 11 невозможно.

6

в) Для максимума среднего арифметического нужно минимизировать $B=x_5+x_6$. Первые четыре числа меньше $x_5$, поэтому при $x_5=a$ их максимальная возможная сумма равна $(a-1)+(a-2)+(a-3)+(a-4)=4a-10$. Из условия суммы первых шести чисел получаем необходимость $30-a-b\leq 4a-10$, где $b=x_6$.

$$30-a-b\leq 4a-10$$
7

Проверка минимальных значений $a$ и $b$, учитывая $b>a$, показывает, что $a+b$ не может быть меньше 15. При $a=7$ и $b=8$ это значение достигается.

$$x_5+x_6\geq 15$$
8

Например, подходят числа $1,2,5,7,8,9,10,11,12,45$. Сумма шести наименьших равна $30$, а сумма шести наибольших равна $90$.

$$1+2+5+7+8+9=30,\quad 8+9+10+11+12+45=90$$

При $x_5+x_6=15$ сумма всех чисел равна $120-15=105$, поэтому наибольшее среднее арифметическое равно $105:10=10{,}5$.

$$\overline{x}_{\max}=\dfrac{120-15}{10}=10{,}5$$
Ответ

а) Нет. б) Нет. в) Наибольшее значение среднего арифметического равно $10{,}5$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Забывают, что шесть наименьших и шесть наибольших чисел имеют общие числа $x_5$ и $x_6$.

При проверке случая $x_1=3$ не учитывают различие и натуральность чисел.

Максимизируют сумму всех чисел вместо минимизации суммы $x_5+x_6$.

Не приводят пример набора чисел, на котором достигается найденный максимум.

Закрепить приёмВ теме «Числа и выражения» ещё 22 задачи — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 20 ЕГЭ, математика, профиль

Разбор этой задачи разложен на 9 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Числа и выражения»: в ней 23 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.