Назад
Задача

На белых клетках бесконечной шахматной доски, заполняющей верхнюю полуплоскость, записаны какие-то числа так, что для каждой чёрной клетки сумма чисел, стоящих в двух соседних с ней клетках – справа и слева, – равна сумме двух других чисел, стоящих в соседних с ней клетках – сверху и снизу. Известно число, стоящее в одной клетке n-й строки (крестик на рисунке), а требуется узнать число, стоящее над ним в (n+2)-й строке (знак вопроса на рисунке). Сколько ещё чисел, стоящих в двух нижних строках (точки на рисунке), нужно для этого знать?

Решение

  Введём следующие обозначения (рис. слева): x – неизвестное число в (n+2)-й строке, dn – данное число в n-й строке. Числа a и b нам не даны, но известно что  x + dn = a + b,  откуда  x = dn + (a – dn) + (b – dn).  Так как  b + dn–1 = dn + bn,  то b – dn = bn – dn–1.  Аналогично

bn – dn–1bn–1dn–2 = bn–2dn–3 = ... = b1dn.

  Тем самым,  b – dn = b1d0.  Точно так же  a – dn = an – cn–1 = an–1cn–2 = ... = a1c0.

  Значит,  x = dn + (a1c0) + (b1d0).

  Итак, чтобы определить x, нужно, кроме dn, знать всего 4 числа a1, b1, c0 и d0 в первой и нулевой строках.

  Нельзя ли обойтись меньше, чем четырьмя числами?   В вырожденном случае (при  n= 0)  – можно: тогда  x = a1+b1d0  (рис. справа), и, кромеd0, достаточно знать только два числа (a1иb1).   При  n≥ 1  обойтись меньше, чем четырьмя числами, нельзя, причём, кромеdn, нужно знать именно числаa1,b1,c0иd0: если хотя бы одно из этих чисел неизвестно, то знание даже всех остальных чисел в первой и нулевой строках не дает возможности определитьx. Докажем это.   Пусть, например, числоa1неизвестно. Тогда ничто не мешает задать его произвольно. Это было бы совершенно очевидно, если бы числоdnне было известно. В этом случае числа первой и нулевой строк не связаны никакими соотношениями, – их можно задать все совершенно произвольно, а по ним определить все остальные числа (сначала во второй строке, затем в третьей, и т.д.). При этом  dn = P – N,  гдеP– сумма чисел первой строки, стоящих междуa1иb1(исключая самиa1иb1), аN– сумма чисел нулевой строки, стоящих междуc0иd0(исключая самиc0иd0); равенство  dn = P – N  легко доказывается индукцией поn; при этом нужно воспользоваться выведенной ранее формулой x = dn+ (a1c0) + (b1d0).   Таким образом,  dn = P – N  – единственное соотношение, связывающееdnи числа нулевой и первой строк;a1в него не входит. Значит, даже знаяdnи все числа нулевой и первой строк, кромеa1, мы можем задатьa1произвольно. Но, зафиксировавb1,c0,d0иdnи придаваяa1различные значения, мы будем получать разные значения и дляx.   Итак, знаниеa1,b1,c0иd0необходимо и достаточно для определенияxпри данномdn.
Ответ

4 числа.

Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь

Комментариев нет