По кругу лежит 101 монета, каждая весит 10 г или 11 г. Докажите, что найдётся монета, для которой суммарная масса k монет слева от неё равна суммарной массе k монет справа от неё, если
а)
б)
(Александр Грибалко)
Решим сразу оба пункта. Пусть k — любое из чисел 49 или 50. Раскрасим монеты в чёрный и белый цвета
Предположим противное. Тогда иначе единственная белая монета — искомая. Назовём белую монету правой, если среди k монет справа от неё белых больше, чем среди k монет слева от неё, в противном случае — левой . Так как белых монет правых и левых монет будет не поровну, пусть правых больше.
Пусть A — правая монета,
Если бы среди k монет справа от A не было B, то среди них было бы не более белой монеты. Так как то вместе среди k монет слева от A и k монет справа от A хотя бы белые монеты, поэтому среди k монет слева от A было бы тогда не менее белой, то есть не меньше, чем справа, что противоречит тому что A — правая.
Значит среди k монет справа от A есть B, но тогда среди k монет слева от B встречаются все белые монеты, лежащие на дуге, идущей вправо от A к B, и сама монета A, то есть среди них встречается не менее m монет. Так как то вместе среди k монет слева от B и k монет справа от B не более белых, поэтому среди k монет справа от B не более m белых, то есть не больше, чем слева. Значит, монета B — левая.
Итак, для всякой правой монеты