Физтех 2026, отборочный этап, 10 класс, первый тур, задача 6
Рассматривают все непустые подмножества множества . Для каждого из них вычисляют среднее арифметическое всех чисел этого подмножества. Пусть — среднее арифметическое всех средних арифметических, вычисленных для подмножеств, содержащих число , а — аналогичная величина для всех подмножеств, содержащих число . Найдите сумму .
Ответ
Ответ. .
Решение. Сопоставим каждому подмножеству (кроме ) подмножество (некоторым подмножествам будет сопоставлено оно же само). Назовём два сопоставленных друг другу подмножества парой. Сумма средних значений в любой такой паре равна . Для каждого из множеств, среднее которого участвует в вычислении величины , второе множество из пары участвует в выражении для , и наоборот. Поэтому в сумме каждая пара множеств указанного вида даёт вклад . Отметим также, что множество имеет среднее и учитывается в обеих величинах и . Поэтому сумма равна .