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

Задача М453

Условие задачи (1977, № 7) Задача М453 // Квант. — 1977. — № 7. — Стр. 32; 1978. — № 5. — Стр. 26.

Дано множество положительных чисел $\{a_1; a_2; \ldots; a_n\}$‍.‍ Для каждого его подмножества выпишем сумму входящих в него чисел (рассматриваются суммы из одного, двух, $\ldots$‍,$n$‍‍ слагаемых). Докажите, что все выписанные числа можно так разбить на $n$‍‍ групп, чтобы в каждой группе отношение наибольшего числа к наименьшему не превосходило 2.

Всесоюзная математическая олимпиада школьников (XI, 1977 год, 8 класс)


Изображения страниц

Решение задачи (1978, № 5) Задача М453 // Квант. — 1977. — № 7. — Стр. 32; 1978. — № 5. — Стр. 26.

Достаточно указать $n$‍‍ отрезков вида $[b_i, 2b_i]$‍($i=1$‍,‍ 2, $\ldots$‍,$n$‍),‍ объединение которых содержит все суммы некоторых из данных $n$‍‍ чисел: тогда суммы, принадлежащие каждому отрезку, образуют группу чисел, удовлетворяющих нужному условию.

Эти отрезки можно строить по-разному. Приведём самый красивый способ (его указал Д. Бернштейн).

Занумеруем данные числа в порядке возрастания: $a_1\le a_2\le\ldots\le a_n$‍,‍ положим $b_i=\dfrac{a_1+a_2+\ldots+a_i}2$‍‍ и докажем, что каждая сумма некоторых из чисел $a_i$‍‍ попадает в один из отрезков $[b_i, 2b_i]$‍.

Ясно, что наименьшая «сумма» $a_1\in[b_1, 2b_1]$‍,‍ так как $2b_1=a_1$‍,‍ а наибольшая — $(a_1+\ldots+a_n)\in[b_n, 2b_n]$‍,‍ так как $2b_n=a_1+\ldots+a_n$‍.‍ Осталось доказать, что невозможен случай, когда некоторая сумма $s$‍‍ лежит между $2b_k$‍‍ и $b_{k+1}$‍.‍ Пусть $$ s\gt2b_k=a_1+a_2+\ldots+a_k.\tag{1} $$ Тогда $s$‍‍ содержит некоторое $a_i \ge a_{k+1}$‍,‍ т. е. $$ s\ge a_{k+1}.\tag{2} $$ Сложив (1) и (2), получим $2s\ge a_1+\ldots+a_k+a_{k+1}$‍,‍ т. е. $s\ge b_{k+1}$‍.‍ Значит, $s$‍‍ не может лежать между $2b_k$‍‍ и $b_{k+1}$‍.

Н. Б. Васильев


Метаданные Задача М453 // Квант. — 1977. — № 7. — Стр. 32; 1978. — № 5. — Стр. 26.

Предмет
Математика
Решение
Номера

1977. — № 7. — Стр.  [условие]

1978. — № 5. — Стр.  [решение]

Описание
Задача М453 // Квант. — 1977. — № 7. — Стр. 32; 1978. — № 5. — Стр. 26.
Ссылка
https://www.kvant.digital/problems/m453/