Обозначим:
- возраст художника как \( H \),
- средний возраст учеников как \( A \),
- количество учеников как \( n \).
Согласно условиям задачи, у нас есть следующие уравнения:
- \( H = A + 50 \) (возраст художника на 50 лет больше среднего возраста учеников),
- \( H = \frac{H + nA}{n + 1} + 40 \) (возраст художника на 40 лет больше среднего возраста художника и учеников вместе).
Теперь упростим второе уравнение:
Средний возраст художника и учеников вместе:
\[ \frac{H + nA}{n + 1} \]
Поэтому второе уравнение можно переписать как:
\[ H = \frac{H + nA}{n + 1} + 40 \]
Умножим обе стороны на \( n + 1 \):
\[ H(n + 1) = H + nA + 40(n + 1) \]
Раскроем скобки:
\[ Hn + H = H + nA + 40n + 40 \]
Отменим \( H \) с обеих сторон:
\[ Hn = nA + 40n + 40 \]
Теперь выразим \( A \) через \( H \):
Подставим \( A \) из первого уравнения в это выражение:
\[ Hn = n(H - 50) + 40n + 40 \]
Преобразуем:
\[ Hn = nH - 50n + 40n + 40 \]
Сложим всё:
\[ Hn = nH - 10n + 40 \]
Переносим \( nH \) в левую часть:
\[ Hn - nH = -10n + 40 \]
Объединим:
\[ 0 = -10n + 40 \]
Отсюда находим \( n \):
\[ 10n = 40 \Rightarrow n = 4 \]
Таким образом, у старого художника 4 ученика.