Пенсионный фонд владеет ценными бумагами, которые стоят ${t}^{2}$ тыс. рублей в конце года $t$ ( $t=1; 2; \ldots$ ). В конце любого года пенсионный фонд может продать ценные бумаги и положить деньги на счёт в банке, при этом в конце каждого следующего года сумма на счёте будет увеличиваться на 10%.
В конце какого года пенсионному фонду следует продать ценные бумаги, чтобы в конце двадцать пятого года сумма на его счёте была наибольшей?
Задание с развёрнутым ответом. Запишите решение и сравните его с разбором.
Ответ: $21$.
Решение
Нужно сравнить результаты продажи бумаг в разные целые годы. Если продать их в конце года $t$, выручка равна $t^2$ тысяч рублей. До конца 25-го года после этого пройдёт 25−$t$ начислений процентов.
Обозначим множитель одного начисления через $q$. Тогда итог на счёте:
$$F(t)=t^2q^{25-t},\qquad t=1,2,\ldots,25.$$
Не нужно вычислять все большие суммы по отдельности. Сравним результат следующего года с предыдущим. Если их отношение больше 1 — сумма выросла; если меньше 1 — уменьшилась.
Для следующего года число начислений на одно меньше:
$$F(t+1)=(t+1)^2q^{25-t-1}.$$
Делим выражения. При делении степеней с одинаковым основанием показатели вычитаются:
$$\frac{F(t+1)}{F(t)}=\frac{(t+1)^2}{t^2}q^{(25-t-1)-(25-t)}$$
$$R(t)=\frac{F(t+1)}{F(t)}=\frac{(t+1)^2}{qt^2}=\frac{(1+1/t)^2}{q}.$$
Когда положительное целое $t$ увеличивается, дробь $1/t$ уменьшается. Значит, $1+1/t$, её квадрат и всё отношение $R(t)$ уменьшаются. Поэтому достаточно найти место, где рост сменяется убыванием: до него все отношения больше 1, после — меньше 1.
По ставке из условия множитель одного начисления:
$$q=1+\frac{10}{100}=1{,}1.$$
Проверяем переход к 21-му году и переход после него:
$$R(20)=\frac{21^2}{1{,}1\cdot20^2}=\frac{441}{440}=\frac{441}{440}>1,$$
$$R(21)=\frac{22^2}{1{,}1\cdot21^2}=\frac{484}{485{,}1}=\frac{440}{441}<1.$$
Отношение $R(t)$ уменьшается. Поэтому на всех более ранних переходах оно ещё больше 1 — сумма растёт. На всех более поздних переходах оно уже меньше 1 — сумма падает. Значит, наибольшая сумма будет при продаже в конце 21-го года.
Ответ: 21.