Задача
На каждой клетке доски 5×5 лежит по одной монете, все монеты внешне одинаковы. Среди них ровно 2 монеты фальшивые, они одинакового веса и легче настоящих, которые тоже весят одинаково. Фальшивые монеты лежат в клетках, имеющих ровно одну общую вершину. Можно ли за одно взвешивание на чашечных весах без гирь гарантированно найти а) 13 настоящих монет; б) 15 настоящих монет; в) 17 настоящих монет?
Решение
Раскрасим доску и монеты на ней в шахматном порядке (угловые клетки чёрные). Отметим, что обе фальшивые монеты одного цвета. а) Способ 1. Положим на весы 16 монет, лежащих на краю доски: на одну чашку – 8 чёрных, на другую – 8 белых. Возможны три случая.
- Весы в равновесии. Так как фальшивые монеты могли быть на только на одной чаше, их нет среди взвешиваемых монет, то есть все 16 взвешиваемых монет настоящие.
- Перевесила «чёрная» чашка. Тогда одна фальшивая монета – на «белой» чашке. Следовательно, все 13 чёрных монет настоящие.
- Перевесила «белая» чашка. Тогда одна фальшивая монета – на «чёрной» чашке. Поэтому центральная монета настоящая. И все 12 белых монет тоже. Обобщение. Отложим любую чёрную монету A и всех её соседей по диагонали. Из оставшихся чёрных монет положим на одну чашу не менее 7, а на другую – столько же белых. При равновесии все монеты на весах настоящие (их не меньше 14). Если перевесят чёрные, то все чёрные монеты настоящие, а если белые, то все белые и A. Способ 2. Положим на чаши 4 чёрные монеты, соседние с центральной, левые – на левую, правые – на правую. При равновесии все чёрные монеты настоящие (так как две фальшивые чёрные монеты не могут быть ни на разных чашах, ни обе вне чаш). Если какая-то чаша перевесит, то настоящие – две монеты на этой чаше и все белые монеты.
б) Способ 1. Взвесим чёрные монеты против белых на рисунке слева.
В случае равновесия 15 монет в нижних трёх строках настоящие. Если чёрные монеты тяжелее, не взвешиваемая фальшивая монета может находиться только в квадратах, отмеченных крестиками на рис. в центре. Следовательно, мы нашли 25 – 5 – 5 = 15 настоящих монет. Если белые монеты тяжелее, ситуация показана на рисунке справа с тем же результатом.
Способ 2. Взвесим чёрные монеты против белых на левом рисунке.
В случае равновесия все 16 взвешиваемых монет настоящие. Если чёрные монеты тяжелее, не взвешиваемая фальшивая монета может находиться только в двух квадратах, отмеченных крестиками на центральном рисунке. Таким образом, найдены 25 – 8 – 2 = 15 настоящих монет. Если белые монеты тяжелее, получим тот же результат (правый рисунок.
Способ 3. Из пятой строки две белые монеты положим на левую чашку, две чёрные – на правую, а одну монету отложим. Остальные белые – на правую, чёрные – на левую чашку. При равновесии все монеты из первых трёх строк настоящие. Если какая-то чашка перевесит, то настоящие – все 12 монет на ней и все монеты из пятой строки (итого 15 монет).
в) Априори любая из 25 монет подозрительна (может быть фальшивой). Взвешивание может иметь 3 исхода, поэтому хотя бы при одном из них подозрительными останутся не меньше 9 монет, то есть будет найдено не более 25 – 9 = 16 настоящих монет.
Ответ
а) можно; б) можно; в) нельзя.
Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь