«Квант» — научно-популярный физико-математический журнал (издаётся с 1970 года)
Старый сайт журнала: kvant.ras.ru

Задача М1472

Условие задачи (1995, № 1) Задача М1472 // Квант. — 1995. — № 1. — Стр. 23; 1995. — № 4. — Стр. 26.

При каких натуральных $n\gt 1$‍‍ в таблице можно выбрать $n$‍‍ разных чисел в разных строках и разных столбцах? $$ \begin{array}{cccccc} 1&2&3&\ldots&n-1&n\\ n&1&2&\ldots&n-2&n-1\\ n-1&n&1&\ldots&n-3&n-2\\ &&&\mathclap{~.~.~.~.~.~.~.~.~.~.~.~.~.~.~.~.~.~.~.~.~.~.~.~.~.}&&\\ 2&3&4&\ldots&n&1 \end{array} $$

А. П. Савин


Изображения страниц

Решение задачи (1995, № 4) Задача М1472 // Квант. — 1995. — № 1. — Стр. 23; 1995. — № 4. — Стр. 26.

Ответ: при нечётном $n$‍‍ — можно, при чётном — нельзя.

Будем считать, что таблица состоит из клеток $(x;y)$‍,‍ где $x$‍‍ и $y$‍‍ — целые числа от 1 до $n$‍,‍ причём в клетке $(x;y)$‍‍ стоит число $f(x;y)$‍‍ от 1 до $n$‍‍ такое, что $$ f(x;y)\equiv x+y\pmod n, $$ т. е. разность $f(x;y)-(x+y)$‍‍ делится на $n$‍.‍ (Очевидно, это расположение чисел — такое же, как в условии).

Если выбраны числа в клетках $(x_i;y_i)$‍,‍ стоящих в разных строках и разных столбцах ($i=1$‍,‍ 2, $\ldots$‍,$n$‍),‍ то среди $x_i$‍‍ и среди $y_i$‍‍ каждое число 1, 2, $\ldots$‍,$n$‍‍ встречается по разу, поэтому $$ x_1+\ldots+x_n=y_1+\ldots+y_n=\frac{n(n+1)}2. $$ Если все числа $f(x_i;y_i)$‍‍ различны по модулю $n$‍,‍ то и сумма $$ (x_1+y_1)+\ldots+(x_n+y_n)=n(n+1) $$ должна равняться $\dfrac{n(n+1)}2$‍‍ по модулю $n$‍.‍ Но если $n$‍‍ чётно, $n=2k$‍,‍ то разность $$ 2k(2k+1)-k(2k+1)=k(2k+1) $$ не делится на $n=2k$‍,‍ так что выбрать числа требуемым образом нельзя.

Если же $n$‍‍ нечётно, то достаточно выбрать числа $f(x;y)$‍‍ в клетках $x=y$‍,‍ идущих по диагонали, где все они различны (числа 2, 4, $\ldots$‍,$2n$‍‍ дают разные остатки при делении на $n$‍).

Замечание. Эта задача — по существу другая формулировка двух более известных:

(1) Можно ли выписать две перестановки чисел 1, 2, $\ldots$‍,$n$‍‍ одну под другой так, чтобы суммы чисел по столбцам давали различные остатки от деления на $n$‍?

(2) Пусть $n$‍‍ штырьков радиолампы и $n$‍‍ соответствующих гнёзд розетки, в которую она втыкается, расположены по кругу в вершинах правильного $n$‍‍-угольника. Можно ли штырьки и гнёзда занумеровать числами 1, 2, $\ldots$‍,$n$‍‍ так, чтобы при любом втыкании лампы в розетку ровно один штырёк попадал в гнездо с тем же номером?

Ответ, конечно, тот же, что и в задаче M1472.

Н. Б. Васильев, А. П. Савин


Метаданные Задача М1472 // Квант. — 1995. — № 1. — Стр. 23; 1995. — № 4. — Стр. 26.

Предмет
Математика
Условие
Решение
,
Номера

1995. — № 1. — Стр.  [условие]

1995. — № 4. — Стр.  [решение]

Описание
Задача М1472 // Квант. — 1995. — № 1. — Стр. 23; 1995. — № 4. — Стр. 26.
Ссылка
https://www.kvant.digital/problems/m1472/