Тема 19. Задачи на теорию чисел
19.18 Инварианты и полуинварианты
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела задачи на теорию чисел
Решаем задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#20447

В языке Древнего Московского Племени алфавит состоит всего из двух букв: “М” и “О”. Два слова являются синонимами, если одно из другого можно получить при помощи исключения или добавления буквосочетаний “МО” и “ООММ”, повторяемых в любом порядке и любом количестве. Являются ли синонимами в языке Древнего Московского Племени слова “ММО” и “ОММО”?

Показать ответ и решение

При добавлении или исключении буквосочетаний “МО” или “ООММ” разность количества букв “М” и “О” не изменяется, так как в обоих буквосочетаниях равное количество букв “М” и “О”.

С другой стороны, в слове “ММО” разность букв “М” и “О” равна 1, а в слове “ОММО” она равна 0. Значит, эти слова не могут быть синонимами.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 2#20448

В одном маленьком африканском государстве каждый день на плантацию выходит 10  человек и они работают весь день, пока солнце еще высоко. После 40  рабочих дней оказалось, что никакие два человека не работали вместе два или больше раз. Докажите, что в маленьком африканском государстве на плантации за эти 40  дней работало больше   60  человек.

Показать ответ и решение

Так как никакие два человека не работали вместе два или больше раз, любые два человека могли работать вместе не больше одного дня. Значит, каждый день на плантации работали вместе 10⋅29= 45  пар рабочих, которые не могли работать вместе ни в какой другой день. Следовательно, за 40 дней поработали вместе 45⋅40 = 1800  уникальных пар рабочих.

Пусть за 40 дней на плантации работало не больше 60 человек. Тогда за все время работать вместе могло не больше 60⋅59 = 1770 < 1800
  2  уникальных пар рабочих. Значит, на плантации должно было работать больше 60 человек.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 3#34773

Дана доска 8× 8,  раскрашенная в шахматном порядке. За одно действие можно выбрать любые две соседние клетки и перекрасить их в противоположные цвета: белые в черный, черные в белый. Можно ли за несколько действий оставить на доске ровно одну черную клетку?

Показать ответ и решение

Изначально количество черных и белых клеток одинаково и четно. За каждое действие, описанное в условии задачи, мы меняем цвета двух клеток.

Следовательно, если это клетки противоположных цветов, то количество клеток черного и белого цветов не изменится, а если это клетки одинакового цвета, то количество клеток одного цвета увеличится на два, а другого — уменьшится на два.

Таким образом, число клеток каждого цвета также будет оставаться четным. Следовательно, на доске не могла остаться одна черная клетка.

Ответ: Нет, нельзя

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 4#34774

Катя написала длинное число из нулей и единиц: 10101010101010. Даша может дописать к числу Кати в любом месте 1010 или зачеркнуть кусочек 01. Сможет ли она такими операциями получить 01?

Показать ответ и решение

При любом действии Даши в начале числа будет стоять единица, следовательно, получить 01 не получится.

Ответ: Нет, не сможет

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 5#34775

На доске написаны числа 1,2,...,10.  Каждую секунду выбираются какие-то два числа и оба заменяются на их полусумму. Может ли через некоторое время на доске оказаться 5 пятерок и 5 четверок?

Показать ответ и решение

Заметим, что после каждой такой операции мы заменяем некоторые два числа a  и b  на 1
2(a+ b)  и 1
2(a+ b).  Следовательно, сумма этих двух чисел остается неизменной. Таким образом, сумма всех чисел остается неизменной и равна

1 +2 + ...+ 10= 55

Но сумма 5 пятерок и 5 четверок равна 45. следовательно, это невозможно.

Ответ: Нет, не может

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 6#34776

На доске написано число 1. С числом разрешается проводить две операции: умножать его на 2 и переставлять в нем цифры. Можно ли с помощью таких операций получить число 123456?

Показать ответ и решение

Заметим, что после таких операций мы не сможем получить число, делящееся на 3. Мы можем получить одно из следующих чисел.

1) Степень двойки, что не делится на 3.

2) Число, полученное перестановкой цифр в степени двойки, у которого сумма цифр не изменится, следовательно, все так же число не будет делиться на 3.

3) Другое число, полученное умножением на 2 или перестановкой цифр из предыдущих чисел и все так же не делящееся на 3.

Но число 123456 делится на 3, так как сумма его цифр делится на 3. Следовательно, получить его с помощью операций из условия невозможно.

Ответ: Нет, нельзя

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 7#34777

В стране несколько городов, попарные расстояния между которыми различны. Путешественник отправился из города А в самый удаленный от него город Б, оттуда — в самый удаленный от него город В и т.д. Докажите, что если В и А — разные города, то путешественник никогда не вернется в город А.

Показать ответ и решение

Из условия задачи следует, что путь из А в Б (назовем его АБ) — наибольший. Если составить последовательность АБ, БВ, ВГ и т.д., то она будет убывающей. Но если бы существовал такой город Х, из которого можно было бы вернуться в А, это бы значило, что ХА больше, чем УХ (У — город, из которого мы пришли в Х), что противоречит тому, что последовательность путей убывающая.

Ответ: Доказательство

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 8#34778

На доске написаны числа 1, 2, ..., 2021.

а) Каждую минуту выбираются числа a  и b  и заменяются на a +2  и b− 3.  Докажите, что рано или поздно на доске появится отрицательное число.

б) Каждую минуту выбираются числа a  и b  и заменяются на 3 и  ab.
 2  Докажите, что рано или поздно на доске появится число, большее миллиона.

Показать ответ и решение

а) Заметим, что после каждой такой операции сумма чисел уменьшается на 1. Это происходит, так как все числа не меняются, кроме двух, сумма которых была a+ b,  а стала равной

a+ 2+ b− 3= a +b− 1

Следовательно, в какой-то момент сумма чисел станет отрицательной. Значит, среди чисел появится отрицательное число.

б) Заметим, что после каждой такой операции произведение чисел увеличивается. Это происходит, так как все числа не меняются, кроме двух, произведение которых было ab,  а стало равным  3ab.
2  Следовательно, в какой-то момент на доске будут написаны числа, произведение которых будет больше

1◟-000-000-⋅..◝.◜⋅1000000◞
       2021раз

Следовательно, хотя бы одно из чисел будет больше 1 000 000.

Ответ: Доказательство

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 9#34779

В клетках таблицы 99× 99  расставлены целые числа. Если в каком-то ряду (строке или столбце) сумма отрицательна, разрешается в этом ряду поменять все знаки всех чисел на противоположные. Докажите, что через некоторое время сумма чисел в каждом из рядов будет неотрицательной.

Показать ответ и решение

После такого действия сумма всех чисел в измененном ряду меняется на противоположную (то есть становится положительной), следовательно, уеличивается хотя бы на 2, а в остальных рядах этого типа — не меняется (строки — один тип, столбцы — другой тип). Следовательно, сумма всех чисел в таблице увеличивается. Но тогда процесс не может продлжаться бесконечно, так как сумма чисел во всей таблице не может превосходить сумму модулей всех чисел. Следовательно, этот процесс конечен и через некоторое время мы получим неотрицательную сумму чисел в каждом из рядов.

Ответ: Доказательство

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 10#34780

К натуральному числу, написанному на доске, разрешается прибавлять одну треть или одну седьмую от текущего значения. Докажите, что число когда-нибудь перестанет быть целым.

Показать ответ и решение

Пусть число, написанное на доске, равно 3n ⋅7m ⋅p,  p  не делится на 3 или 7. Тогда после каждой операции степень вхождения 3 или 7 в новое число уменьшается на 1. Следовательно, максимум после m +n+ 1  таких операций мы получим нецелое число.

Ответ: Доказательство

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 11#34781

В строке в беспорядке записаны числа 1, 2, ...  , 100. Петя находит пару рядом стоящих чисел, где правое меньше левого, и меняет их местами. Докажите, что рано или поздно числа расположатся по порядку 1, 2, ...  , 100.

Показать ответ и решение

Рассмотрим все пары чисел, где правое меньше левого (даже если числа не стоят рядом). После каждой перемены местами двух чисел, стоящих рядом, где правое меньше левого, количество таких инверсий уменьшается на 1. Так как количество таких инверсий конечно, то рано или поздно их число станет равно нулю, следовательно, все числа будут упорядочены по возрастанию.

Ответ: Доказательство

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 12#34782

В каждой из n  стран правит либо партия правых, либо партия левых. Каждый год в одной из стран А может поменяться власть. Это может произойти в том случае, если в большинстве граничащих со страной А стран правит не та партия, которая правит в стране А. Докажите, что смены правительств не могут продолжаться бесконечно.

Показать ответ и решение

Соединим каждую страну со странами, где правит та же партия, ребрами. Тогда после смены партии в стране А на новую количество ребер между странами, где правит одна и та же партия, увеличивается на 1. Таким образом, этот процесс не может продолжаться бесконечно, так как количество ребер между странами с одной партией не может быть больше, чем количество ребер во всем графе, которое конечно.

Ответ: Доказательство

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 13#34783

По кругу стоит n  натуральных чисел. Каждую минуту в промежутки между соседними числами записывается меньшее из этих двух чисел, а исходные числа стираются. Докажите, что когда-нибудь все числа в круге станут равными.

Показать ответ и решение

После каждой операции сумма всех чисел становится хотя бы на 1 меньше предыдущей. Так как сумма чисел не может быть меньше xn  , где x  — наименьшее из изначально записанных чисел, то в какой-то момент времени она станет равна xn  .

Ответ: Доказательство

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 14#34784

Несколько ребят стоят по кругу. У каждого есть некоторое четное число конфет. По команде каждый передает половину своих конфет стоящему справа. Если после этого у кого-нибудь оказалось нечетное число конфет, то ему извне добавляется одна конфета. Это повторяется много раз. Докажите, что настанет время, когда конфет у всех станет поровну.

Показать ответ и решение

Пусть 2m  — наибольшее, а 2n  — наименьшее количество конфет у одного человека. После одного круга обмена и, возможно, добавления конфет извне, m  не увеличится, а количество людей, имеющих 2n  конфет, уменьшится. Дейстивительно, каждый человек оставляет себе не более m  конфет, а получает не более m + 1  конфеты. Причем, если он получил m +1  конфету, то одна из них была добавлена извне, значит, после получения m  конфет у него стало не более 2m − 1  конфеты. С другой стороны, если m > n  , среди людей, имевших 2n  конфет, найдется человек, который получит более n  конфет.

Значит, через несколько шагоьв n  увеличится. Так как n  увеличивается, а m  не увеличивается, наступит момент, когда n  станет равным m.

Ответ: Доказательство

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 15#34785

В стране дальтоников все города подняли над ратушамии флаги — черно-синие либо бело-золотые. Каждый день жители узнают цвета флагов у соседей в радиусе 100 км. Один из городов, где у большинства соседей флаги другого цвета, меняет свой флаг на этот другой цвет. Докажите, что со временем смены цвета флагов прекратятся.

Показать ответ и решение

Соединим каждый город с городами, где подняли один и тот же по цвету флаг, ребрами. Тогда после смены цвета флага в городе Х на новый количество ребер между городами, где поднят один и тот же по цвету флаг, увеличивается на 1. Таким образом, этот процесс не может продолжаться бесконечно, так как количество ребер между городами с одинаковыми по цвету флагами не может быть больше, чем количество ребер во всем графе, которое конечно.

Ответ: Доказательство

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 16#34786

В колоде часть карт лежит рубашкой вниз. Время от времени Петя вынимает из колоды пачку из одной или нескольких подряд идущих карт, в которой верхняя и нижняя карты лежат рубашкой вниз, переворачивает всю пачку как одно целое и вставляет её в то же место колоды. Докажите, что в конце концов все карты лягут рубашкой вверх, как бы ни действовал Петя.

Показать ответ и решение

Первой сверху карте дадим коэффициент 2, второй — 22  и т.д., у i  -ой карты коэффициент будет равен 2i  . Если карта лежит рубашкой вверх, то ее коэффициент умножаем на 0, если рубашкой вниз — то на 1. Будем считать взвешенную сумму (сумму коэффициентов, умноженных на 0 или 1). Тогда ткапя сумма после каждой операции уменьшается хотя бы на какую-то степень двойки. Меньше нуля она быть не может. Тогда процесс остановится, когда все карты будут лежать рубашкой вверх.

Ответ: Доказательство

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 17#34787

В бесконечном в обе стороны отеле в некоторых номерах живет k  пианистов (возможно, по несколько в одном номере). Каждый день какие-то два пианиста из одного или двух соседних номеров решают, что они мешают друг другу, и переселяются в соседние номера: правый — направо, левый — налево. Докажите, что рано или поздно такие переселения прекратятся.

Показать ответ и решение

Рассмотрим произвольные три подряд идущие комнаты (с номерами n  , n +1,  n+ 2  ). Если в одной из них когда-нибудь окажется пианист, то эта тройка комнат уже никогда не опустеет: чтобы покинуть эту тройку, пианист должен переселиться из n  -й комнаты в (n− 1)  -ю (или из (n +2)  -й в (n+ 3)  -ю, что симметрично), но тогда кто-то переселяется из (n +1)  -й в (n+ 2)  -ю, и на этом шаге рассматриваемая тройка комнат непуста.

Разобьём весь коридор на такие тройки. Количество “занятых” троек не превосходит числа пианистов, и “занятые” тройки не освобождаются, следовательно, пианисты никогда не покидают некоторую ограниченную часть коридора. С другой стороны, сумма квадратов номеров комнат, в которых живут пианисты (с учетом кратности) при каждом переселении возрастает, поскольку  2       2       2       2
n + (n+ 1) < (n− 1) + (n +2)  . Значит, когда-нибудь переселения прекратятся.

Ответ: Доказательство

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 18#34789

100 фишек выставлены в ряд. Разрешено менять местами две фишки, стоящие ровно через одну фишку. Можно ли с помощью таких операций переставить все фишки в обратном порядке?

Показать ответ и решение

Занумеруем места, на которых стоят фишки, числами от 1 до 100. После выполнения укапзанной операции номер каждой фишки либо не изменится, либо увеличится или уменьшится на 2. Следовательно, фишки, стоящие на четных местах, останутся стоять на четных местах. Таким образом, фишка, стоящая на 100-ом месте, никогда не сможет оказаться на месте с номером 1.

Ответ: Нет

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 19#34790

На вешалке висят 20 платков. 17 девочек по очереди подходят к вешалке, и каждая либо снимает, либо вешает ровно один платок. Может ли после ухода девочек на вешалке остаться 10 платков?

Показать ответ и решение

После узхода каждой девочки число платков либо уменьшается, либо увеличивается на 1. Следовательно, после ухода 1-ой девочки число платков будет нечетным, после ухода 2-ой — четным и т.д., после ухода 17-ой — нечетным. Таким образом, мы не сможем получить 10 платков.

Ответ: Нет

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 20#34791

На столе лежат две кучки камней: в первой кучке 10 камней, а во второй — 15. За ход разрешается разделить любую кучку на две меньшие. Проигрывает тот, кто не сможет делать ход. Может ли выиграть второй игрок?

Показать ответ и решение

В конце игры мы получим 25 кучек камней, содержащих по одному камню. Всего будет сделано 23 хода (и это не зависит от того, как делают ходы игроки), следовательно, последний (нечетный) ход сделает первый игрок.

Ответ: Нет
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!