A function
is defined on the segment . Find the number of points at which this function changes its sign. (B. Trushin)
Solution
Ответ. 75 раз.
Обозначим . Рассмотрим функцию . Она меняет знак при
где — произвольное целое число. Значит, нулями функции могут являться только точки , где . Тогда менять знак она может лишь в точках при .
Функция меняет знак в точке , если при целом . Значит, количество косинусов, которые меняют знак в точке , совпадает с количеством нечетных делителей числа . Поэтому функция будет менять знак в тех и только тех
точках , для которых у числа нечетное количество нечетных делителей. Представим , где целое, а нечетно. Тогда количество нечетных делителей у чисел и совпадает. Но у нечетного числа количество делителей нечетно тогда и только тогда, когда — это точный квадрат (действительно, если — не квадрат, то все его делители разбиваются на пары и ; если же , то число — единственное оставшееся без пары).
В итоге получаем, что функция меняет знак в точке , если число — либо квадрат, либо удвоенный квадрат (в зависимости от четности числа ). Но среди чисел от 1 до есть квадратов, и удвоенных квадратов. Значит, искомое количество равно .