Условие
У царя есть мешков с золотыми монетами, в каждом по монет. Царь помнит, что в одном мешке все монеты весят г, во втором г, в третьем г, в четвёртом г, в пятом г, в шестом г, в седьмом г, но не помнит, где какие.
Царь сообщил это придворному мудрецу и указал на один из мешков. Мудрец может вынимать из этого и из других мешков любое количество монет, но на вид они все одинаковы. Однако у мудреца есть большие двухчашечные весы без гирь (они точно покажут, равны ли веса на чашках, а если нет, то какая чашка тяжелее). Может ли мудрец определить, какие монеты в указанном мешке, сделав не более двух взвешиваний?
О задаче · 7 класс
Сначала подумай: что мудрец знает наверняка, хотя не знает, где какой мешок? Подсказка-вопрос: сколько весят семь монет, по одной из каждого мешка? В модели «План мудреца» составь свой план из двух взвешиваний — она проверит его для всех семи возможных весов.
Ответ — «да» или «нет». Для «да» нужно описать оба взвешивания (и как поступать после каждого исхода первого), для «нет» — доказательство.
Записать идеюЕсть запись
Личный черновик для заметок и расчётов. Он никуда не отправляется и не проверяется.
Черновик не сохраняется: текст только в этой вкладке.
Черновик изменён в другой вкладке. Твой текущий текст пока сохранён здесь, автоматическая запись остановлена.
Исследуй задачу
Самостоятельное исследованиеПлан мудреца
Пробуй свои варианты. Разбор останется закрытым.
Исследуй задачу
План мудреца
Составь план: сколько монет из указанного мешка и из остальных класть на каждую чашку в первом взвешивании и во втором (для каждого исхода первого). Модель проверит план для всех весов от 7 до 13 г.
Если модель не открылась (выключен JavaScript или страница загрузилась не полностью), условие, подсказки и разбор доступны и без неё.
Как исследовать без модели
Запиши, сколько весят монеты на каждой чашке, если в указанном мешке монеты по x г, а из остальных мешков берёшь поровну (их общий вес — 70 − x на каждую монету из каждого). Проверь план для x = 7, 8, …, 13.
Подсказка 1
Монета из каждого мешка — это г, где бы какой мешок ни был. Сравни с этим несколько монет из указанного мешка.
Подсказка 2
Если в указанном мешке монеты по г, то его монет весят , а по одной монете из шести других — . Это взвешивание сравнивает с . Для второго взвешивания подбери, сколько монет взять, чтобы сравнить с (или с ).
Разобрать решение по шагам
Что мудрец знает точно
Мудрец не знает, где какой мешок, но знает, что одна монета из каждого мешка вместе весит
Пусть в указанном мешке монеты по г. Тогда по одной монете из шести других мешков весят г — какие бы это ни были мешки.
Первое взвешивание: сравниваем с
Положим на левую чашку монет из указанного мешка ( г), а на правую — по одной монете из каждого из шести других мешков ( г).
Левая чашка тяжелее, когда , то есть , . Равновесие — при , левая легче — при .
Если весы в равновесии, ответ уже найден: монеты по г.
Второе взвешивание, если
Осталось три варианта: , или . Сравним с . На правую чашку положим по монеты из каждого из семи мешков: это г. На левую — монет из указанного мешка: г.
При будет — равновесие; при левая чашка легче, при — тяжелее. Монет хватает: из указанного мешка берём .
Второе взвешивание, если
Варианты , или . Сравним с : справа по монет из каждого мешка ( г), слева монет из указанного мешка ( г). При — равновесие (), при левая легче, при тяжелее.
Вывод
В каждом случае после не более чем двух взвешиваний мудрец точно знает, по сколько граммов монеты в указанном мешке. Да, может.
Проверка
Проверим на компьютере. Программа перебрала все способов разложить веса г по семи мешкам и для каждого «взвесила» монеты по-настоящему, монета за монетой. Во всех случаях план мудреца называет правильный вес монет указанного мешка. Одного взвешивания не хватит никогда: у весов три исхода, а вариантов семь.
Да, может. Первое взвешивание: монет из указанного мешка против одной монеты из каждого из шести других (сравнивает вес монеты с г). Второе: монет из мешка против четырёх монет из каждого из семи мешков (сравнение с г) или против шести монет из каждого мешка (сравнение с г).
Ответ
Да, может. Первое взвешивание: монет из указанного мешка против одной монеты из каждого из шести других (сравнивает вес монеты с г). Второе: монет из мешка против четырёх монет из каждого из семи мешков (сравнение с г) или против шести монет из каждого мешка (сравнение с г).
Главная идея
Хотя неизвестно, где какой мешок, сумма «по монете из каждого мешка» известна — г. Поэтому можно сравнивать монеты указанного мешка с монетами всех мешков сразу и подбирать количества так, чтобы равновесие получалось ровно при нужном весе.
Признаки: веса предметов известны как набор, но неизвестно, какой где. Бери из всех групп поровну — их общий вес известен. Подбирай количества так, чтобы равновесие означало конкретное значение, а «легче/тяжелее» делили остальные варианты пополам.
Где легко ошибиться
Пытаться сравнивать указанный мешок с одним «чужим» мешком: его вес неизвестен, и вывод зависит от того, какой это мешок. Ещё одна ошибка — первым взвешиванием делить варианты неравно (например, сравнивать с ), тогда второго не хватит.
Источник и авторство
Математический праздник 2023 года · классический вариант · 7 класс, задача 6 [8 баллов] · автор задачи М. А. Евдокимов.
Условия 2023 года (сайт праздника) ↗ · Бланк 7 класса (PDF) ↗ · Решения организатора (PDF) ↗ · Сайт Математического праздника ↗
Условие — с сайта праздника. Подсказки, решение, рисунки и модель — Popov Academy. Задача сначала решена самостоятельно, затем ответ сверен с решением организатора: Ответ совпадает с ответом в решениях организатора (book.pdf 2023).
Тема, знания и приёмы
Поиск и алгоритмы · Продвинутая подготовка
- Сумма чисел от 7 до 13
- Решение простого неравенства вида 7x > 70
Приёмы решения: Баланс сохраняемой величины · Разбор случаев