Question

На доске было написано 20 натуральных чисел (не обязательно различных), каждое из которых не превосходит 40. Вместо некоторых из чисел (возможно, одного) на доске написали числа, меньшие первоначальных на единицу. Числа, которые после этого оказались равными 0, с доски стёрли. а) Среднее арифметическое первоначально написанных чисел равнялось 27. Найдите наибольшее возможное значение среднего арифметического чисел, которые остались на доске на число 7.

Answer 1

$\dfrac{267}{7}$

Пошаговое объяснение:

Нужно обратить внимание на важные детали, которые влияют на среднее арифметическое:

Уменьшаемые числа (изменяется общая сумма чисел)Количество единиц, которые заменили на нули (изменяется количество чисел)

Пусть x — количество единиц, которые уменьшили, y — количество остальных уменьшенных чисел. Получается, исходная сумма уменьшилась на x и y, а количество чисел — на x. Исходную сумму можно найти их первоначального среднего арифметического: 27 * 20 = 540. Тогда полученное среднее арифметическое:

$S=\dfrac{540-x-y}{20-x}=\dfrac{540-x}{20-x}-\dfrac{y}{20-x}$. Чтобы это значение было максимальным, в данной разности нужно максимизировать уменьшаемое и минимизировать вычитаемое. Вычитаемое, очевидно, не меньше нуля, а нулём оно может быть только при y = 0, то есть если мы не изменяли числа, большие единицы.

Рассмотрим уменьшаемое: $\dfrac{540-x}{20-x}=\dfrac{20-x+520}{20-x}=1-\dfrac{520}{x-20}$ — это гипербола с отрицательным коэффициентом, то есть возрастающая функция. Значит, количество уменьшаемых единиц должно быть как можно больше (меньше 20).

Теперь вспомним про ограничение на числа: каждое из них не превышает 40. Тогда исходная сумма (если все не единицы заменить на 40) $x+40(20-x)\geq 540 \Leftrightarrow x\leq \dfrac{20}{3}\Rightarrow x\leq 6$. Значит, максимально возможное значение среднего арифметического достигается при x = 6 и y = 0, а именно $S_{\max}=\dfrac{540-6-0}{20-6}=\dfrac{267}{7}$.

Действительно, такое значение достигается. Пусть было записано шесть единиц, число 14 и тринадцать чисел 40. Их среднее равно $\dfrac{6+14+13\cdot 40}{20}=27$. Пусть уменьшили все единицы. Тогда чисел осталось 14, их среднее равно $\dfrac{14+13\cdot40}{14}=\dfrac{267}{7}$.