сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

По кругу за­пи­са­ны 32 числа a1, a2, ..., a32, каж­дое из ко­то­рых равно −1 или 1. За одну опе­ра­цию каж­дое число an, n  =  1, 2, ..., 32 за­ме­ня­ют на про­из­ве­де­ние anan+1 его и сле­ду­ю­ще­го за ним по циклу числа, при этом ин­дек­сы рас­смат­ри­ва­ют­ся цик­ли­че­ски, a33  =  a1, a34  =  a2 и так далее. До­ка­жи­те, что для лю­бо­го на­чаль­но­го на­бо­ра чисел a1, a2, ..., a32 после не­ко­то­ро­го ко­неч­но­го числа опе­ра­ций все­гда по­лу­чит­ся набор из 32 еди­ниц. Най­ди­те наи­мень­шее число N опе­ра­ций такое, что после при­ме­не­ния N опе­ра­ций из лю­бо­го на­чаль­но­го на­бо­ра чисел все­гда по­лу­чит­ся набор из 32 еди­ниц.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

По­ка­жем ин­дук­ци­ей по n, что, если по кругу за­пи­са­ны 2n чисел, то ответ за­да­чи равен 2n. База ин­дук­ции n=1 рас­смат­ри­ва­ет­ся не­слож­но: либо  левая фи­гур­ная скоб­ка 1, минус 1 пра­вая фи­гур­ная скоб­ка arrow левая фи­гур­ная скоб­ка минус 1, минус 1 пра­вая фи­гур­ная скоб­ка arrow левая фи­гур­ная скоб­ка 1, 1 пра­вая фи­гур­ная скоб­ка , либо  левая фи­гур­ная скоб­ка минус 1, минус 1 пра­вая фи­гур­ная скоб­ка arrow левая фи­гур­ная скоб­ка 1, 1 пра­вая фи­гур­ная скоб­ка , в любом слу­чае двух опе­ра­ций все­гда до­ста­точ­но, а мень­ше  — не все­гда.

Шаг ин­дук­ции. Пусть по кругу за­пи­са­ны 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка чисел и утвер­жде­ние верно для любых 2n плюс-минус еди­ниц по кругу. Рас­смот­рим от­дель­но мно­же­ства А, из 2n чисел, сто­я­щих на ме­стах с нечётными ин­дек­са­ми и B  — из 2n чисел сто­я­щих на ме­стах с чётными ин­дек­са­ми, За­ме­тим, что после вы­пол­не­ния двух опе­ра­ций каж­дое число ak,  k=1, 2, \ldots, 32 за­ме­нит­ся на про­из­ве­де­ние

 левая круг­лая скоб­ка a_k a_k плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка a_k плюс 1 a_k плюс 2 пра­вая круг­лая скоб­ка =a_k a_k плюс 2,

так как a_k плюс 1 в квад­ра­те =1. От­сю­да сле­ду­ет, что, в ре­зуль­та­те вы­пол­не­ния двух опе­ра­ций на ис­ход­ном мно­же­стве из 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка чисел мно­же­ства А и В ме­ня­ют­ся так, как если бы на каж­дом из них было вы­пол­не­но по одной опе­ра­ции. По пред­по­ло­же­нию ин­дук­ции, для того, чтобы по­лу­чить вме­сто мно­жеств А и В мно­же­ства из одних еди­ниц, до­ста­точ­но 2n опе­ра­ций, сле­до­ва­тель­но, чтобы по­лу­чить все еди­ни­цы из ис­ход­но­го мно­же­ства, до­ста­точ­но вдвое боль­ше­го числа опе­ра­ций, то есть 2 умно­жить на 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n пра­вая круг­лая скоб­ка =2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка опе­ра­ций. При­ме­ром мно­же­ства чисел, для ко­то­ро­го не­об­хо­ди­мо ровно 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка опе­ра­ций, яв­ля­ет­ся мно­же­ство из 31 еди­ни­цы и одной минус еди­ни­цы. После двух опе­ра­ций оно даст ана­ло­гич­ные мно­же­ства чисел А и В, для ко­то­рых, по ин­дук­ции, нужно ровно 2n опе­ра­ций, зна­чит, для ис­ход­но­го мно­же­ства их нужно ровно 2 умно­жить на 2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n пра­вая круг­лая скоб­ка =2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка n плюс 1 пра­вая круг­лая скоб­ка . При ко­ли­че­стве чисел 32=2 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 5 пра­вая круг­лая скоб­ка число не­об­хо­ди­мых опе­ра­ций рано 32.

 

Ответ: 32.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

До­ка­за­но, что 32 опе­ра­ций до­ста­точ­но: 4 балла. До­ка­за­но, что мень­ше 32 опе­ра­ций может не хва­тить: 3 балла.