Обозначим возраст художника за \( H \), а средний возраст учеников за \( U \). Пусть количество учеников — \( n \).
Согласно условию, у нас есть два уравнения:
- \( H = U + 50 \) (возраст художника на 50 лет больше среднего возраста учеников)
- \( H = \frac{H + nU}{n + 1} + 40 \) (возраст художника на 40 лет больше среднего возраста себя и учеников вместе)
Из первого уравнения выразим \( U \):
\[ U = H - 50 \]
Теперь подставим это значение во второе уравнение:
\[ H = \frac{H + n(H - 50)}{n + 1} + 40 \]
Упростим правую часть уравнения:
\[ H = \frac{H + nH - 50n}{n + 1} + 40 \]
\[ H = \frac{(1 + n)H - 50n}{n + 1} + 40 \]
Умножим обе стороны уравнения на \( n + 1 \):
\[ H(n + 1) = (1 + n)H - 50n + 40(n + 1) \]
Раскроем скобки:
\[ Hn + H = H + nH - 50n + 40n + 40 \]
Упростим уравнение:
\[ Hn + H = (1 + n)H - 10n + 40 \]
Сокращаем \( H \):
\[ Hn = nH - 10n + 40 \]
Переносим все члены на одну сторону:
\[ Hn - nH = -10n + 40 \]
\[ 0 = -10n + 40 \]
Отсюда находим:
\[ 10n = 40 \]
\[ n = 4 \]
Таким образом, у старого художника 4 ученика.