На рис. 1 изображен график, показывающий, что за 2,5 минуты улитка может проползти 4 м.
Легко видеть, что аналогично можно так расположить наблюдателей и так задать движение улитки, что за
tминут (
t> 1) она проползёт
2(
t– 1) м, если
t– целое, и 2[
t], если
t– не целое.
Докажем, что это – максимальное перемещение улитки.
Пусть
a1– первый наблюдатель. Рассмотрим всех наблюдателей, которые начали следить за улиткой либо в тот момент, когда кончил
a1, либо ещё раньше (по условию такие наблюдатели есть). Пусть
a2– последний из таких наблюдателей. Рассмотрим, далее, всех наблюдателей, начавших следить за улиткой не позже, чем кончил
a2, и обозначим через
a3последнего
из них. Аналогично выберем наблюдателя
a4и т.д. Очевидно, что в конце концов мы дойдём до наблюдателя, окончившего наблюдать как раз в конце последней минуты (если наблюдатель
akкончил наблюдать раньше, то имеются наблюдатели, начавшие следить позже, чем начал
ak, а потому можно выбрать наблюдателя
ak+1).
Пусть
a1,
a2, ...,
ak – все выбранные таким образом наблюдатели. Ясно, что промежутки наблюдения
a1,
a3,
a5, ... не пересекаются; точно так же не пересекаются промежутки, в которых следили наблюдатели
a2,
a4,
a6, ...
Действительно, если бы, например, нашёлся момент времени, когда наблюдали
a1и
a3, то это означало бы, что наблюдатель
a2выбран неправильно, так как
a3начал наблюдать позже, чем начал
a2, но ещё до того, как кончил
a1.
Так как промежутки наблюдения
a1,
a3,
a5, ... не пересекаются, то этих наблюдателей за
tминут меньше
t. Поэтому если
t– целое, их не больше
t– 1, а если
tне целое, то не больше [
t]. Тем же числом ограничивается количество наблюдателей "чётной группы":
a2,
a4,
a6, ...
Так как выделенное множество наблюдателей покрывает весь интервал наблюдения, то улитка не могла проползти больше суммы перемещений, зафиксированных всеми наблюдателями, то есть больше 2(
t– 1), если
t– целое, и 2[
t] – если не целое).
Оценим теперь число "нечётных" наблюдателей снизу. Если все зазоры между соседними нечётными наблюдателями меньше единицы, то число нечётных наблюдателей должно быть больше [
t/
2].
Это означает, что улитка не могла проползти путь, меньший [
t/
2] + 1. На рис.2 показано, как должна двигаться улитка, чтобы этот минимум был достигнут.