Назад
Задача

В прямоугольную таблицу из m строк и n столбцов записаны mn положительных чисел. Найдём в каждом столбце произведение чисел и сложим все n таких произведений. Докажите, что если переставить числа в каждой строке в порядке возрастания, то сумма аналогичных произведений будет не меньше, чем в первоначальной. Решите эту задачу для

  а)  m = n = 2;

  б)  m = 2  и произвольного n;

  в) любых натуральных m и n.

Решение

  в) Индукция по числу столбцов таблицы. База (один столбец) очевидна.

  Шаг индукции. Обозначим через Pi произведение чисел в i-м столбце. Переставим теперь столбцы так (это не изменит сумму произведений), чтобы произведение P1 стало минимальным. Обозначим через xij число, стоящее в i-й строке и j-м столбце. Предположим, что xi1 – не минимальное число в i-й строке: минимальным является xik. Поменяем местами xi1 и xik и проверим, что сумма произведений при этом возрастёт. Обозначим через П1 произведение всех чисел в первом столбце, кроме xi1, через Пk – произведение всех чисел в k-м столбце, кроме xik. Разность новой и старой сумм равна  xi1Пk + xikП1xi1П1xikПk = (xi1xik)(Пk – П1).  Эта величина положительна, так как  xi1 > xik  и  Пk > П1,  поскольку  xikПk ≥ xi1П1.  Значит, после перестановки сумма увеличилась. Кроме того, произведение новых чисел в первом столбце по-прежнему минимально. Таким образом, мы можем переставить все числа, минимальные в строках, в первый столбец, и сумма произведений увеличится.

  Если упорядочить строки в таблице, образованной столбцами со 2-го по n-й, то мы получим исходную таблицу с упорядоченными строками. По предположению индукции при этом упорядочении сумма произведений  P2 + ... + Pn  не уменьшится. Следовательно, сумма  P1 + ... + Pn  в первоначальной таблице не больше, чем аналогичная сумма в таблице с упорядоченными строками.

Ответ

Ответ задачи отсутствует

Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь

Комментариев нет