Математика · 6–7 классы · Зимний турнир Архимеда 2024

Задача 1.2. Доминошки на лесенке

Условие

Доминошки. Требуется клетчатую доску (см. рис.) разрезать по линиям сетки на прямоугольники 1×21\times 2. Сколькими способами это можно сделать? (Два способа разрезания считаются различными, если у них не все линии разрезов одинаковые).

Рисунок к условию
О задаче
Олимпиада
Турнир Архимеда, XXXIII зимний турнир
Предмет / классы
Математика · 6–7 классы, единый вариант
Дата
21 января 2024

Исследуй задачу

Самостоятельное исследованиеРазрежь на доминошки

Пробуй свои варианты. Разбор останется закрытым.

Предскажи и попробуй

Разрежь на доминошки

Клади доминошки на доску. Модель скажет, если разрезание уже нельзя закончить. Найди клетки, у которых нет выбора, а потом включи счётчик способов.

Без JavaScript модель не работает. Перерисуй доску и попробуй разрезать её карандашом, начиная с углов.

На олимпиаде здесь нужен только ответ. Попробуй в модели «Разрежь на доминошки»: найди клетки, у которых нет выбора. Сначала предскажи, сколько всего способов, а счётчик включи потом.

Записать идею

Личный черновик для заметок и расчётов. Он никуда не отправляется и не проверяется.

Подсказка 1

Доска — два угловых квадрата 3×33\times 3 и средняя часть между ними. В квадрате 3×33\times 3 девять клеток — нечётное число. Значит, хотя бы одна доминошка обязана вылезти из блока наружу. Через какую клетку?

Подсказка 2

У каждого из двух крайних блоков только одна клетка граничит с остальной доской — угловая. Она и уходит в пару к средней части. После этого доска распадается на три одинаковых куска: квадрат 3×33\times 3 без угловой клетки. Сколькими способами режется такой кусок?

Разобрать решение по шагам
1

Нечётный блок не обойдётся сам

Верхний левый блок — квадрат 3×33\times 3, в нём 99 клеток. Доминошка накрывает две клетки, поэтому 99 клеток нельзя целиком покрыть доминошками только внутри блока: одна клетка обязательно окажется в паре с клеткой снаружи.

Какая? С остальной доской граничит только правая нижняя клетка блока — её соседи справа и снизу уже не в блоке. Остальные клетки блока граничат только с клетками своего блока или с краем доски. Значит, правая нижняя клетка блока всегда идёт в пару с клеткой средней части.

Так же устроен нижний правый блок 3×33\times 3: наружу смотрит только его левая верхняя клетка, и она всегда в паре со средней частью.

2

Доска распадается на три куска

Отдадим эти две угловые клетки средней части. Получим три куска по 88 клеток: верхний блок без угла, нижний блок без угла и средняя часть. Средняя часть — тоже квадрат 3×33\times 3 без одной угловой клетки.

Теперь ни одна доминошка не лежит в двух кусках сразу: связи между кусками проходят только через угловые клетки, а они уже отданы средней части. Значит, каждый кусок режется сам по себе, и способ для одного куска можно сочетать с любым способом для другого.

444
Три куска по 88 клеток. Отмеченные угловые клетки блоков всегда уходят в пару к средней (зелёной) части.
3

Квадрат без угла: 4 способа

Посмотрим на центральную клетку квадрата 3×33\times 3 без угла. Она идёт в пару с одной из четырёх соседних: вверх, влево, вправо или вниз. После этого всё остальное определяется однозначно: в каждом случае угловые клетки могут лечь только одним способом (это видно на рисунке). Значит, способов ровно 44.

центр вверхцентр влевоцентр вправоцентр вниз
Четыре способа для квадрата 3×33\times 3 без угла — по одному на каждое направление центральной доминошки (зелёная).
4

Считаем все способы

Для верхнего куска 44 способа, для среднего 44, для нижнего 44, и их можно сочетать как угодно. Всего 4⋅4⋅4=644\cdot 4\cdot 4=64 способа.

Проверка

Проверка перебором: модель «Разрежь на доминошки» умеет считать, сколько способов достроить текущее разрезание. Для пустой доски она насчитывает 6464. А если положить горизонтальную доминошку на правую нижнюю клетку верхнего квадрата 3×33\times3 и клетку слева от неё, модель покажет 00 продолжений: угловая клетка ушла внутрь квадрата, и оставшиеся 77 его клеток доминошками не покрыть — это как раз шаг 1.

Ответ

6464 способа.

Ответ

6464 способа.

Главная идея

Нечётное число клеток в блоке заставляет одну доминошку выйти наружу, а выйти можно только через одну клетку. После этого доска распадается на независимые куски, и способы перемножаются.

Признак: фигура из блоков, соединённых узкими перешейками. Проверь чётность клеток в каждом блоке: нечётный блок отдаёт клетку соседу, и задача распадается на маленькие независимые.

Где легко ошибиться

Перебирать всё подряд и сбиться в счёте. Другая ошибка — сложить способы для кусков (4+4+4=124+4+4=12) вместо того, чтобы перемножить: каждый способ одного куска сочетается с каждым способом другого.

Источник и авторство

Турнир Архимеда · XXXIII Зимний турнир · 21 января 2024 · математика · единый вариант для 6 и 7 классов. Официальная задача 1.2, 5 баллов.

Условия задач (PDF организатора) ↗ · Условия и решения ↗ · Страница турнира ↗

Условие — из официального PDF, рисунок перерисован по нему. Подсказки, объяснение и модели — Popov Academy. Решение проверено; результат сопоставлен с официальными материалами.

Продолжить тему: Подсчёт вариантов →
Увеличенный рисунок