Задача
На доске написаны числа . За один ход разрешается стереть любые два числа и и записать вместо них одно число (модуль разности). После девяти таких ходов на доске останется одно число.
Может ли это число быть равно ?
Последнее число всегда нечётное, а — чётное.
Мотив: ходов слишком много, чтобы перебирать. В таких задачах ищут инвариант — величину, которая не меняется от хода к ходу (или меняется предсказуемо). Она ограничит возможные финалы.
Наблюдение о чётности. Сравним и :
Разница между ними равна — чётному числу. Значит и имеют одинаковую чётность (либо оба чётные, либо оба нечётные).
Как это работает на доске. При ходе мы стираем и , пишем . Сумма всех чисел на доске изменяется так:
Вычитаемое — чётное число (по наблюдению выше). Значит чётность суммы сохраняется после каждого хода. Это и есть инвариант.
Начальная сумма.
Число — нечётное.
Финальная сумма = последнее число. После девяти ходов на доске осталось одно число . Сумма всех чисел на доске теперь равна самому . По инварианту — нечётное.
— чётное число. Значит . Нельзя.
Проверка примером. Стираем пары — каждая даёт . На доске пять единиц. Дальше:
- → доска: .
- → доска: .
- → доска: .
- → доска: .
Финальное число — , нечётное, как и обещал инвариант.
Девять ходов — перебрать нельзя. Значит ищи то, что не меняется.
Смотри на один ход: убираем , пишем . Сумма на доске уменьшилась на — чётное число (если не уверен: и всегда одной чётности, их разница чётна).
Значит чётность суммы на доске сохраняется на каждом ходу. В начале сумма — нечётная. В конце — одно число, равное сумме, значит нечётное.
— чётное. Не сходится. Ответ — нет, ноль получить нельзя.
Здесь: сумма — нечётная, чётность сохраняется, значит последнее число нечётное. Работает приём «инвариант по модулю »: когда ход меняет конфигурацию, но остаток от деления некоторой величины (суммы, произведения, числа элементов определённого типа) на не меняется — этот остаток исключает половину финалов. Не работает, если операция ломает чётность (например, ) — там нужен другой инвариант.
Похожие задачи
Для решения нужно знать
Хочешь разобраться? Запишись на бесплатное пробное занятие.
Записаться в Telegram