File size: 17,904 Bytes
802d9fe
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
# Úlohy domácího kola kategorie B 

1. Na louce jsou děti i dospělí. Počet procent chlapcũ ze všech dětí se rovná počtu procent divek ze všech přitomných osob a také počtu všech dospèlých. Kolik chlapcü, dívek a dospëlých je na louce?

ŘEŠEní. Označme po řadě $c, d$ a $v$ počet chlapcủ, dívek a dospělých na louce. Platí

$$
\frac{100 c}{c+d}=\frac{100 d}{c+d+v}=v
$$

Z první rovnosti plyne $d^{2}=c^{2}+v c$, což dosadíme do rovnosti mezi prvním a třetím výrazem, kterou předem upravíme do tvaru $v d=(100-v) c$ a umocníme na druhou. Po úpravě dostaneme

$$
v^{3}=200 c(50-v)
$$

Odtud plyne, že $v$ je dělitelné 10 a $v<50$. Vyzkoušením všech čtyř možností $(v=10, v=20, v=30, v=40)$ zjistíme, že celé $c$ dostaneme jedině pro $v=40$. Potom $c=32, d=48$.

Na louce je 32 chlapců, 48 dívek a 40 dospělých.

## NÁVODNÉ ÚLOHY:

1. Určete všechny dvojice prvočísel $p, q$, která splňují rovnici $3 p^{2}+p=q^{2}+3 q$. [34. roč. $\mathrm{MO}, \mathrm{C}-\mathrm{II}-3 \mathrm{a}$ ]
2. Která přirozená čísla $x, y, z$ splňují soustavu rovnic

$$
\begin{aligned}
x+y & =z^{2} \\
10 x+y & =z^{3} ?
\end{aligned}
$$

[41. roč. $\mathrm{MO}, \mathrm{C}-\mathrm{S}-2]$

3. Najděte všechny trojice přirozených čísel $x, y, z$ tak, aby zároveň platilo

$$
\begin{aligned}
x^{3}+y^{3}+z^{5} & =1979 \\
y^{2} z & =x
\end{aligned}
$$

[29. roč. MO, B-I-6]

2. Uvažujme shodné polokružnice, které ležı v daném pravém úhlu a jejichž koncové body ležı každý na jiném jeho rameni. Určete množinu, kterou vyplní body všech těchto polokružnic.

ŘEŠEní. Označme $p, q$ ramena daného pravého úhlu, $O$ jeho vrchol, $P, Q$ př́slušně koncové body průměru uvažované polokružnice a $|P Q|=2 r$. Zvolme pevně vnitřní bod $R$ polokružnice a zkoumejme, jaký útvar body $R$ vyplní. Trojúhelníky $Q P R$ a $P Q O$ jsou pravoúhlé, proto body $O, P, Q, R$ leží na jedné kružnici (obr. 1). Odtud podle věty o obvodových úhlech plyne, že

$$
|\Varangle R Q P|=|\Varangle R O P| .
$$

Jelikož je $|\nless R Q P|$ pro pevný bod $R$ konstantní, leží bod $R$ na polopřímce s počátkem $O$, která svírá s polopřímkou $p$ úhel o velikosti $|\nless R Q P|$.

![](https://cdn.mathpix.com/cropped/2024_04_17_888989f1419c479ab979g-2.jpg?height=377&width=387&top_left_y=646&top_left_x=327)

Obr. 1

![](https://cdn.mathpix.com/cropped/2024_04_17_888989f1419c479ab979g-2.jpg?height=380&width=379&top_left_y=642&top_left_x=838)

Obr. 2

Pro vzdálenost $|O R|$ zřejmě platí $|O R| \leqq|P Q|$, protože $O R$ je tětiva kružnice s průmĕrem $P Q$.

Vzhledem $\mathrm{k}$ tomu, že hledaná množina je zřejmě souměrná podle osy daného pravého úhlu, stačí vyšetřit případ, kdy $|\Varangle P O R| \geqq 45^{\circ}$. V tomto případě je $|\Varangle R Q O| \geqq 90^{\circ}$, takže $|O R| \geqq|Q R|$. Označme $P_{0}$ bod polopřímky $O P$, pro který $\left|O P_{0}\right|=|P Q|, R_{0}$ jeho kolmý průmět na polopřímku $O R$ (obr. 1). Protože trojúhelníky $O P_{0} R_{0}$ a $Q P R$ jsou shodné pravoúhlé trojúhelníky, je $\left|O R_{0}\right|=|Q R|$. Pro vzdálenost $|O R|$ tedy platí $\left|O R_{0}\right| \leqq|O R| \leqq 2 r$. Bod $R$ tedy leží v té části polopřímky $O R$, která je omezena kružnicí $k_{1}$ nad průměrem $O P_{0}$ a čtvrtkružnicí $k$ se středem $O$ a poloměrem $O P_{0}$. Analogicky pro $|\Varangle P O R| \leqq 45^{\circ}$ vyjde, že hledané body $R$ leží v části polopřímky $O R$, která je omezena kružnicí $k_{2}$ nad průměrem $O Q_{0}$ a čtvrtkružnicí $k$.

Zbývá ukázat, že celá množina vyšrafovaná na obr. 2 je hledanou množinou bodů $R$. K tomu stačí si uvědomit, že pokud bod $R$ leží uvnitř čtvrtkružnice $k$ a vně aspoň jedné $\mathrm{z}$ kružnic $k_{1}, k_{2}$, existuje aspoň jedna (případně dvě,
ležíli bod vně obou kružnic $k_{1}, k_{2}$ ) kružnice $s$ daným průměrem $2 r$ procházející body $O$ a $R$, jejíž střed leží uvnitř útvaru omezeného polopřímkami $p, q$ a čtvrtkružnicí $k$. Tato kružnice se bude vnitřně dotýkat $k$ a protne každou z úseček $O P_{0}, O Q_{0}$. Uvedené průsečíky budou krajními body hledané polokružnice obsahující uvažovaný bod $R$.

Závěr: Hledanou množinou bodů je útvar (včetně své hranice) vyšrafovaný na obr. 2 , tj. čtvrtkruh se středem $O$ a poloměrem $2 r$ bez vnitřku „čočky“ omezené dvěma čtvrtkružnicemi o poloměru $r$.

NÁVODNÉ ÚLOHY:

1. Dokažte, že součet protějších vnitřních úhlů v konvexním čtyřúhelníku, jemuž lze opsat kružnici, je $180^{\circ}$.
2. Určete množinu středů všech úseček konstantní délky $d$, jejichž jeden konec se pohybuje po jedné a druhý konec po druhé ze dvou vzájemně kolmých přímek. [Kružnice se středem v průsečíku přímek a poloměrem $\frac{1}{2} d$.]
3. Uvnitř pravého úhlu je dán bod $B$. Sestrojte polokružnici s daným průměrem $d$, která prochází bodem $B$, jeden její koncový bod leží na jednom rameni a druhý na druhém rameni pravého úhlu.
4. V rovině je dána úsečka $A B$. V jedné z polorovin vytatých přímkou $A B$ uvažujme všechny pravoúhlé trojúhelníky $A B C$ s přeponou $A B$. Označme $X$ patu kolmice vedené bodem $B$ na osu úhlu $B C A$. Dokažte, že osy všech takových úhlů $B C A$ procházejí pevným bodem, a vyšetřete množinu všech bodů $X$. [21. roč. $\mathrm{MO}, \mathrm{C}-\mathrm{P}-3]$
5. Je dán rovnostranný trojúhelník $P Q R$. Určete množinu všech vrcholů $A$ takových trojúhelníkủ $A B C$, jejichž strany $A B, B C, C A$ obsahují v uvedeném pořadí vrcholy $P, Q, R$, a pro délky jejich stran platí $|A B| \geqq|A C| \geqq|B C|$. [21. roč. $\mathrm{MO}, \mathrm{C}-\mathrm{II}-1 \mathrm{a}]$
6. Je dána kružnice $k \mathrm{~s}$ průměrem $A B$. Na kružnici $k$ zvolíme bod $X \neq A, B$ a na poloprímce $A X$ sestrojíme bod $Y$ tak, aby platilo $|A Y|=|A X|+|X B|$. Vyšetřete množinu středů úseček $A Y$ pro všechny takové body $X$. [24. roč. $\mathrm{MO}, \mathrm{C}-\mathrm{P}-3]$
7. Najděte všechna trojmístná čisla v desítkové soustavě, která se rovnají třetině čísla s týmž zápisem v jiné čiselné soustavě.

ŘEŠENí. Hledané číslo v desítkové soustavě má tvar

$$
100 A+10 B+C, \quad A, B, C \in\{0,1, \ldots, 9\}, A \neq 0
$$

Je-li $z$ neznámý základ jiné číselné soustavy, má podle podmínky úlohy platit

$$
100 A+10 B+C=\frac{1}{3}\left(A z^{2}+B z+C\right),
$$

odkud dostáváme rovnici

$$
A\left(z^{2}-300\right)=B(30-z)+2 C .
$$

Zřejmě je $z \geqq 18$, nebot' $17^{2}<300$. Rozeberme jednotlivé případy:

Je-li $z=18$, je $12 A=6 B+C$. Rešením jsou tyto trojice $(A, B, C):(1,2,0)$, $(1,1,6),(2,4,0),(2,3,6),(3,6,0),(3,5,6),(4,8,0),(4,7,6),(5,9,6)$.

Je-li $z=19$, je $61 A=11 B+2 C$. Rešením je trojice $(A, B, C)=(1,5,3)$.

Je-li $z=20$, je $50 A=5 B+C$. Rešením je trojice $(A, B, C)=(1,9,5)$.

Pro $z \geqq 21$ už rovnost nenastane pro žádnou trojici $(A, B, C)$, nebot levá strana rovnice je vždy větší nebo rovna 141 a pravá strana je vždy menší nebo rovna 99 .

Celkem vyhovuje 11 čísel: 116, 120, 153, 195, 236, 240, 356, 360, 476, 480 a 596 .

NÁVODNÉ ÚLOHY:

1. Vyjádřete dekadické číslo 1998 v číselné soustavě dvojkové, trojkové, ..., šestnáctkové. $[11111001110,2202000,133032,30443,13130,5553,3716,2660$, 1998, 1557, 11A6, BA9, A2A,8D3, 7CE-znaky $A, B, C, D, E, F$ znamenají postupně čísla $10,11,12,13,14,15$.]
2. Ve které číselné soustavě platí $42 \cdot 31=1522$ ? [V osmičkové.]
3. Pro které základy $z$, u platí rovnost $(53)_{z}=(35)_{u}$ ? (Symbol $(53)_{z}$ znamená číslo, jež je v číselné soustavě o základu $z$ zapsáno jako 53.) [Vyhovuje nekonečně mnoho dvojic $(z, u):(7,11),(10,16),(13,21), \ldots$, obecně $z=3 k+1$, $u=5 k+1, k \geqq 2$.]
4. Co se stane s číslem napsaným v dvojkové číselné soustavě, jestliže za poslední číslici připišeme a) nulu, b) dvě nuly? [Číslo se a) zdvojnásobí, b) stane čtyřnásobkem.]
5. Je-li $z>2$ základ číselné soustavy, pak čísla $(z-1)^{2}, 2(z-1)$ napsaná v této soustavě mají vždy obrácený sled cifer. Dokažte. [Návod: Obě čísla jsou dvojciferná s číslicemi 1 a $z-2$.]
6. Je dán rovnostranný trojúhelník $A B C$. Na straně $B C$ najděte bod $P$ tak, aby kružnice vepsaná trojúhelníku $A B P$ a kružnice připsaná straně $P C$ trojúhelníku APC byly shodné.

ŘEŠENí. Necht̉ a značí délku strany rovnostranného trojúhelníku $A B C$. Dále označme délky úseků tečen z bodů $A, B, C$ a $P$ k oběma uvažovaným kružnicím stejně jako na obr. 3. Poloměry obou shodných kružnic označme $r$. Z obrázku je patrné, že platí

$$
a+z=a-x+2 y, \quad \text { odkud } \quad x+z=2 y \text {. }
$$

Při vyjádření délky $a$ strany $B C$ obdržíme dále

![](https://cdn.mathpix.com/cropped/2024_04_17_888989f1419c479ab979g-4.jpg?height=401&width=398&top_left_y=1220&top_left_x=972)

$$
x+2 y+z=a .
$$

Ze vztahů (1) a (2) bezprostředně plyne

$$
x+z=2 y=\frac{a}{2}, \quad \text { tedy } \quad y=\frac{a}{4}
$$

Dále vidíme, že platí dvojice vztahů

$$
x=r \operatorname{cotg} 30^{\circ}=r \sqrt{3} \quad \text { a } \quad z=r \operatorname{cotg} 60^{\circ}=r \frac{\sqrt{3}}{3},
$$

z nichž plyne

$$
x=3 z \text {. }
$$

Dosazením (3) do (2) dostaneme po snadné úpravě

$$
\frac{a}{2}=x+z=3 z+z=4 z, \quad \text { odkud } \quad z=\frac{a}{8}
$$

Celkově tedy

$$
|B P|=x+y=3 z+y=\frac{3}{8} a+\frac{1}{4} a=\frac{5}{8} a, \quad|C P|=a-|B P|=\frac{3}{8} a .
$$

Odtud již okamžitě plyne konstrukce bodu $P$.

NÁVODNÉ ÚLOHY:

1. Konvexnímu čtyřúhelníku $A B C D$ lze vepsat kružnici, právě když pro jeho strany $a, b, c, d$ platí $a+c=b+d$. Dokažte.
2. Určete délky stran pravoúhlého trojúhelníku $A B C$, je-li poloměr jeho opsané kružnice $r=5 \mathrm{~cm}$ a poloměr jeho vepsané kružnice $\varrho=2 \mathrm{~cm}$. $[6 \mathrm{~cm}, 8 \mathrm{~cm}$, $10 \mathrm{~cm}$.]
3. Kružnice vepsaná trojúhelníku $A B C$ se dotýká strany $A B$ v bodě $U$, kružnice vně připsaná straně $A B$ se jí dotýká v bodě $V$. Dokažte, že při obvyklém značení platí:

$$
|A U|:|B U|=\operatorname{cotg} \frac{\alpha}{2}: \operatorname{cotg} \frac{\beta}{2}, \quad|A V|:|B V|=\operatorname{tg} \frac{\alpha}{2}: \operatorname{tg} \frac{\beta}{2}
$$

4. Vzájemná poloha rovnostranného trojúhelníku $A B C$ a kružnice $k$ je znázorněna na obr. 4. Dokažte, že pro vyznačené délky platí

$$
a+c+e=b+d+f \text {. }
$$

5. V trojúhelníku $A B C$ je sestrojena těžnice $C C_{1}$ a do trojúhelníků $A C C_{1}$ a $B C C_{1}$ jsou vepsány kružnice. Dokažte, že vzdálenost dotykových bodů těchto kružnic s těžnicí $C C_{1}$ je (při obvyklém označení stran trojúhelníku) $\frac{1}{2}(a-b)$.
6. Do lichoběžníku $A B C D(A B \| C D)$ jsou vepsány kružnice $k_{1}, k_{2}$, které se v uvedeném pořadí dotýkají stran $a, c, d$, resp. $a, c, b$. Jestliže pro délky stran lichoběžníku platí $a+c>b+d$ a jeho výška má délku $\frac{1}{2}(a+c-b-d)$, pak mají kružnice $k_{1}$,

![](https://cdn.mathpix.com/cropped/2024_04_17_888989f1419c479ab979g-5.jpg?height=342&width=349&top_left_y=1279&top_left_x=1037)

Obr. 4
5. $Z$ koule o polomèru $R$ je oddèlena kulová úseč o výšce $v(v<R)$. Této úseči je vepsána koule $K$ o poloměru $\frac{1}{2} v$. Dále je do úseče vepsáno osm shodných menšich koulí, z nichž každá se dotýká koule K. Žádné dvě z nich nemají společný vnitřní bod a každá z nich se dotýká právě dvou ostatních. Určete poměr $v: R$.

ŘEŠENí. Označme $S$ střed koule, z níž je úseč odříznuta, $O$ střed koule $K$ a $Q$ střed jedné menší vepsané koule o poloměru $r$. Patu kolmice z bodu $Q$ na přímku $S O$ označme $P$. Obr. 5 představuje řez útvaru rovinou $S O Q$. Pro vyznačené úsečky platí

$$
|Q O|=\frac{v}{2}+r,|P O|=\frac{v}{2}-r,|Q S|=R-r,|P S|=R+r-v
$$

Z pravoúhlých trojúhelníků $O Q P$ a $Q S P$ plynou rovnosti

$$
\left(\frac{v}{2}+r\right)^{2}-\left(\frac{v}{2}-r\right)^{2}=|Q P|^{2}=(R-r)^{2}-(R+r-v)^{2},
$$

odkud

$$
|P Q|^{2}=2 r v, \quad r=\frac{2 R v-v^{2}}{4 R} .
$$

Vzdálenost středu každé menší koule je od osy úseče je $|P Q|$, vzdálenost středů $Q_{1}, Q_{2}$ dvou sousedních menších koulí je $2 r$. Použijeme-li kosinovou větu na trojúhelník $Q_{1} Q_{2} P$, dostaneme (obr. 6)

$$
\cos \varphi=\frac{2|Q P|^{2}-4 r^{2}}{2|Q P|^{2}}=1-\frac{r}{v}
$$

Jelikož menších koulí má být osm, je $\varphi=45^{\circ}$ a $\cos \varphi=\frac{1}{2} \sqrt{2}$. vyjádříme-li $\mathrm{z}$ druhé rovnosti v (1)

plyne odtud podle (2)

$$
\frac{r}{v}=\frac{2 R-v}{4 R}=\frac{1}{2}-\frac{1}{4} \frac{v}{R}
$$

$$
\frac{v}{R}=2\left(1-2 \frac{r}{v}\right)=2(2 \cos \varphi-1)=2(\sqrt{2}-1) .
$$

![](https://cdn.mathpix.com/cropped/2024_04_17_888989f1419c479ab979g-6.jpg?height=304&width=523&top_left_y=1366&top_left_x=346)

Obr. 5

![](https://cdn.mathpix.com/cropped/2024_04_17_888989f1419c479ab979g-6.jpg?height=263&width=214&top_left_y=1408&top_left_x=999)

Obr. 6

NÁVOdNÉ ÚloHY:

1. Do polokružnice $k_{1}$ o průměru $2 R$ je vepsána kružnice $k_{2}$ o průměru $R$. Vypočtěte poloměr kružnice $k_{3}$, která se dotýká vně kružnice $k_{2}$ a zevnitř polokružnice $k_{1}$ i jejího průměru. [ $\frac{1}{4} R$. Viz též 38. roč. MO, C-II-2.]
2. Do mezikruží o vnitřním poloměru $r$ a vnějším poloměru $R$ je vepsáno $n$ kružnic „za sebou" tak, že se každé dvě sousední dotýkají. Určete vztah mezi $r, R$ a $n \cdot\left[\frac{R}{r}=\frac{1+\sin \frac{\pi}{n}}{1-\sin \frac{\pi}{n}}\right]$
3. Kružnice se středy $A, B, C$ a poloměry $a, b, c$ se dotýkají navzájem i přímky $p$ podle obr. 7. Vyjádřete poloměr $c$ pomocí poloměrủ $a, b .\left[c=\frac{a b}{(\sqrt{a}+\sqrt{b})^{2}}\right]$
4. Dvě koule $k_{1}(A, a), k_{2}(B, b)$ se vně dotýkají a obě se ještě dotýkají roviny $a$. Určete poloměr koule $k_{3}(C, c)$, která se vně dotýká koulí $k_{1}$ a $k_{2}$ a roviny $a$, přičemž rovina $A B C$ je kolmá na rovinu $a$. [Řešení: Stejné jako v úloze 3.]

![](https://cdn.mathpix.com/cropped/2024_04_17_888989f1419c479ab979g-7.jpg?height=244&width=328&top_left_y=279&top_left_x=1056)

Obr. 7

6. Najděte všechny možné hodnoty součtu $x+y$, kde reálná čísla $x$, $y$ splňují rovnost $x^{3}+y^{3}=3 x y$.

ŘEŠENí. Hledáme vlastně všechny ty hodnoty parametru $s$, pro něž má soustava rovnic

$$
\begin{aligned}
x^{3}+y^{3} & =3 x y \\
x+y & =s
\end{aligned}
$$

řešení v oboru reálných čísel. $\mathrm{Z}$ druhé rovnice vyjádříme $y=s-x$ a dosadíme do první rovnice, kterou budeme řešit vzhledem k neznámé $x$ :

$$
\begin{gathered}
x^{3}+(s-x)^{3}=3 x(s-x), \\
x^{3}+s^{3}-3 s^{2} x+3 s x^{2}-x^{3}=3 s x-3 x^{2} \\
3(s+1) x^{2}-3 s(s+1) x+s^{3}=0 .
\end{gathered}
$$

Tato rovnice zřejmě nemá řešení pro $s=-1$. Pro $s \neq-1$ jde o kvadratickou rovnici, která má v oboru reálných čísel řešení, právě když je její diskriminant $D$ nezáporný. Výpočtem

$$
D=9 s^{2}(s+1)^{2}-12(s+1) s^{3}=3 s^{2}(s+1)(3-s)
$$

zjištujeme, že $D \geqq 0$, právě když $-1 \leqq s \leqq 3$, což spolu s podmínkou $s \neq-1$ dává hledanou množinu možných hodnot součtů $s$ : je to polouzavřený interval $(-1,3)$.

Zpětně je vidět, že pro každé $s$ z intervalu $(-1,3\rangle$ existuje číslo $x$, jež je kořenem výše uvedené kvadratické rovnice, a že toto čísla $x$ a odpovídající hodnota $y=s-x$ splňují rovnici $x^{3}+y^{3}=3 x y$.

Pro úplnost vypočtěme ta čísla $x, y$, jež jsou pro libovolné $s \in(-1,3\rangle$ řešením uvažované soustavy:

$$
x_{1,2}=\frac{3 s(s+1) \pm s \sqrt{3(s+1)(3-s)}}{6(s+1)}=\frac{s}{2} \pm s \sqrt{\frac{3-s}{12(s+1)}} .
$$

Po dosazení do $y=s-x$ zjištujeme, že danému $s$ přísluší dvě dvojice

či

$$
[x, y]=\left\{\frac{s}{2}+s \sqrt{\frac{3-s}{12(s+1)}}, \frac{s}{2}-s \sqrt{\frac{3-s}{12(s+1)}}\right\}
$$

$$
[x, y]=\left\{\frac{s}{2}-s \sqrt{\frac{3-s}{12(s+1)}}, \frac{s}{2}+s \sqrt{\frac{3-s}{12(s+1)}}\right\} .
$$

Rovnost $x^{3}+y^{3}=3 x y$ lze pro nalezená $x$ a $y$ bud' ověrit dosazením a přímým výpočtem, nebo pomocí Viètových vzorcủ pro kořeny uvedené kvadratické rovnice

$$
x+y=s, \quad x y=\frac{s^{3}}{3(s+1)}
$$

podle kterých

$$
x^{3}+y^{3}=(x+y)^{3}-3 x y(x+y)=s^{3}-3 s \frac{s^{3}}{3(s+1)}=\frac{s^{3}}{s+1}=3 x y .
$$

NÁVODNÉ ÚLOHY:

1. Dokažte, že pro všechna reálná čísla $x, y$ platí
a) $x^{3}+y^{3}=(x+y)\left(x^{2}-x y+y^{2}\right)$,
b) $x^{3}+y^{3}=(x+y)^{3}-3 x y(x+y)$.
2. Určete reálná čísla $x, y$, pro něž platí $x+y=b, x y=c$, kde $b, c$ jsou reálné parametry. [Je-li $D=b^{2}-4 c>0$, je $[x, y]=\left[\frac{1}{2}(b+\sqrt{D}), \frac{1}{2}(b-\sqrt{D})\right]$ nebo $[x, y]=\left[\frac{1}{2}(b-\sqrt{D}), \frac{1}{2}(b+\sqrt{D})\right]$; je-li $D=0$, je $x=y=\frac{1}{2} b$; je-li $D<0$, hledaná reálná čísla $x, y$ neexistují.]
3. Dokažte, že pro každé reálné číslo $x$ platí nerovnosti

$$
\frac{2}{3} \leqq \frac{x^{2}+1}{x^{2}-x+1} \leqq 2
$$

4. Jestliže pro reálná čísla $a, b, c$ platí

$$
a^{3}+b^{3}+c^{3}-3 a b c=0
$$

potom bud' $a+b+c=0$, nebo $a=b=c$. Dokažte. [18. roč. MO, B-I-1]

5. Je dána soustava rovnic

$$
\begin{aligned}
x+y+z & =1, \\
x^{2}+y^{2}+z^{2} & =c \\
x y & =z^{2}
\end{aligned}
$$

Udejte podmínky pro reálné číslo $c$, aby soustava měla reálné řešení $x, y, z$. [11. roč. $\mathrm{MO}, \mathrm{B}-\mathrm{I}-5]$