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

Задача М722

Условие задачи (1982, № 1) Задача М722 // Квант. — 1982. — № 1. — Стр. 23; 1982. — № 8. — Стр. 34—35.

В точках $A_1$‍,$A_2$‍,$\dots$‍,$A_n$‍,‍ расположенных по окружности, расставляются в некотором порядке числа $1$‍,$2$‍,$\dots$‍,$n$‍.

  1. Докажите, что сумма $n$‍‍ модулей разностей соседних чисел не меньше $ 2n - 2 $‍.
  2. Для какого количества расстановок эта сумма равна $ 2n - 2 $‍?

А. А. Разборов


Решение задачи (1982, № 8) Задача М722 // Квант. — 1982. — № 1. — Стр. 23; 1982. — № 8. — Стр. 34—35.

Пусть числа 1 и $n$‍‍ стоят в точках $A_i$‍‍ и $A_j$‍‍ соответственно. Будем вычислять разности соседних чисел, пользуясь рисунком: число, стоящее в начале каждой стрелки, вычитается из числа, стоящего в её конце.

а) Очевидно, сумма разностей соседних чисел, стоящих на каждой из двух дуг с концами $A_i$‍‍ и $A_j$‍,‍ равна $n-1$‍.‍ Поскольку сумма модулей нескольких чисел не меньше модуля суммы этих чисел, сумма модулей всех разностей не меньше $2|n-1|=2n-2$‍.‍ Заметим, что равенство возможно лишь в случае, когда все разности положительны.

б) Ответ: для $n\cdot2^{n-2}$‍‍ расстановок. Пусть сумма модулей разностей соседних чисел равна $2n-2$‍.‍ Мы уже видели, что для этого необходимо и достаточно, чтобы все разности были положительны. Иначе говоря, на каждой из дуг от $A_i$‍‍ до $A_j$‍‍ числа должны возрастать в направлении, указанном на рисунке стрелками, от 1 до $n$‍.‍ Любая такая расстановка полностью определяется заданием точки $A_i$‍,‍ в которую ставят единицу, и набора чисел, стоящих на левой дуге между 1 и $n$‍‍ (остальные числа однозначно расставляются на правой дуге). Точку $A_i$‍‍ можно выбрать $n$‍‍ способами. Набор чисел на левой дуге — это произвольное подмножество (возможно, пустое) множества $\{2,3,\ldots,n-1\}$‍‍ из $n-2$‍‍ элементов. Его можно выбрать $2^{n-2}$‍‍ способами. Поэтому общее число расстановок, удовлетворяющих условию задачи, равно $n\cdot2^{n-2}$‍.

А. А. Разборов


Метаданные Задача М722 // Квант. — 1982. — № 1. — Стр. 23; 1982. — № 8. — Стр. 34—35.

Предмет
Математика
Условие
Решение
Номера

1982. — № 1. — Стр.  [условие]

1982. — № 8. — Стр.  [решение]

Описание
Задача М722 // Квант. — 1982. — № 1. — Стр. 23; 1982. — № 8. — Стр. 34‍—‍35.
Ссылка
https://www.kvant.digital/problems/m722/