В ряд слева направо лежат n монет. Известно, что две из них фальшивые, они лежат рядом, левая весит 9 граммов, правая 11 граммов, а все оставшиеся настоящие и каждая из них весит 10 граммов. Монеты взвешивают на чашечных весах, которые либо показывают, груз на какой их двух чашек тяжелее, либо находятся в равновесии, и тогда грузы на обеих чашках имеют одинаковый вес. При каком максимальном n можно за три взвешивания найти монету весом 11 граммов?
Пусть n = 28. Разобьём все монет 28 на три кучи, первая — монеты с номерами 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, вторая — монеты с номерами 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, третья — монеты с номерами с 1 по 10. Первым взвешиванием сравниваем первую и вторую две кучи. Заметим, что, если весы не в равновесии, то тяжёлая монета в тяжёлой куче. Действительно, если номера обеих фальшивых монет больше 10, то лёгкая попадёт в одну из двух взвешиваемых куч, а тяжёлая — в другую и та перевесит. Если номера обеих фальшивых монет не больше 10, то обе попадут в третью кучу и весы останутся в равновесии. Если номера фальшивых монет равны 10 и 11, то тяжёлая попадёт в первую кучу, а вторая будет полностью состоять из настоящих монет и первая перевесит. Важно отметить, что, если делать аналогичное разбиение по порядку не с конца номеров, а сначала, то это неверно, когда фальшивые монеты лежат на 18-ом и 19-ом местах. Если же весы в равновесии, то тяжёлая и лёгкая монеты в третьей куче из 10 монет. В этом, «худшем», случае разобьём третью кучу аналогично на три: в первой номера 6, 8, 10, во второй номера 5, 7, 9, в третьей номера 1, 2, 3, 4. Вторым взвешиванием сравниваем первую и вторую кучи и выясняем, в какой из трёх куч тяжёлая монета теперь. Если снова равенство и она вместе с лёгкой снова в третьей куче из 4 монет, сравниваем монеты 3 и 4. При равенстве — тяжёлая 2-ая, если одна тяжелее — та и тяжёлая. То же самое, если тяжёлая в куче из 3 монет — сравниваем вторую и третью, которая тяжелее — та и тяжёлая.
Если в первом взвешивании тяжёлая монета окажется, скажем, в первой куче, разбиваем её на три по три: в первой монеты 19, 23, 27, во второй 17, 21, 25, в третьей 11, 13, 15 и взвешиваем первую и вторую, находим кучу из трёх монет, содержащую тяжёлую. Последним взвешиванием второй и третьей в этой куче находим искомую. Аналогично, если при первом взвешивании тяжёлая монета окажется во второй куче. Отметим, что лёгкая монета участвует в третьем взвешивании тогда и только тогда, когда в двух первых имеет место равенство. Если монет будет больше 28, то возможных положений для тяжёлой монеты будет больше 27 = 33, что больше числа возможных исходов при трёх взвешиваниях, равного Поэтому нельзя однозначно сопоставить номер тяжёлой монеты определённому исходу трёх взвешиваний и найти её.
Ответ: 28.