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

Задача М775

Условие задачи (1982, № 11) Задача М775 // Квант. — 1982. — № 11. — Стр. 27; 1983. — № 3. — Стр. 47—48.

При каких натуральных $n\ge3$‍‍ существуют различные натуральные числа $a_1$‍,$a_2$‍,$\ldots$‍,$a_n$‍,‍ такие, что $1\le a_k\le n+1$‍‍ для любого $k=1$‍,‍ 2, $\ldots$‍,$n$‍‍ и все $n$‍‍ чисел $|a_1-a_2|$‍,$|a_2-a_3|$‍,$\ldots$‍,$|a_{n-1}-a_n|$‍,$|a_n-a_1|$‍‍ различны?

А. В. Анджанc


Решение задачи (1983, № 3) Задача М775 // Квант. — 1982. — № 11. — Стр. 27; 1983. — № 3. — Стр. 47—48.

Ответ: при $n=4k$‍‍ или $n=4k-1$‍,$k\in N$‍.‍ Рассмотрим сумму $S=|a_1-a_2|+|a_2-a_3|+\ldots+|a_n-a_1|$‍.‍ По условию все $n$‍‍ составляющих её слагаемых различны и заключены между числами 1 и $n$‍,‍ следовательно $S=1+2+\ldots+n=\dfrac{n(n+1)}2$‍.‍ С другой стороны, если заменить модули разностей чисел $a_i$‍‍ в этой сумме на сами разности с соответствующими знаками и привести подобные, каждое из чисел $a_1$‍,$\ldots$‍,$a_n$‍‍ будет входить в сумму с коэффициентом 2, $-2$‍‍ или 0 (так как любое из них содержится ровно в двух модулях). Следовательно, $S$‍‍ — чётное число. Но, поскольку $n$‍‍ и $n+1$‍‍ — числа разной чётности, число $\dfrac{n(n+1)}2$‍‍ будет чётным тогда и только тогда, когда $n$‍‍ или $n+1$‍‍ делится на 4, то есть $n=4k$‍‍ или $n=4k-1$‍,$k\in N$‍.

В обоих случаях нужный набор чисел может быть указан: см. рис. 1 для $n=4k$‍‍ и рис. 2 для $n=4k-1$‍.‍ Для удобства на обоих рисунках числа $a_i$‍‍ расположены по окружности; на рисунке 1: $a_1=4k+1$‍,$a_2=1$‍,$a_3=4k$‍,$\ldots$‍,$a_n=2k+1$‍‍ (не используется $k+1$‍),‍ на рисунке 2: $a_1=4k$‍,$a_2=1$‍,$a_3=4k-1$‍,$\ldots$‍,$a_n=2k$‍‍ (не используется $3k$‍).‍ Заметим, что на обоих рисунках при движении по часовой стрелке начиная от $a_1$‍,‍ числа, записанные внутри окружностей, возрастают, а записанные снаружи — убывают, причём «внутренние» числа меньше «внешних». Отсюда легко вывести, что указанные наборы удовлетворяют условиям задачи.

Рисунок номер 1 Рисунок номер 2

А. В. Анджан


Метаданные Задача М775 // Квант. — 1982. — № 11. — Стр. 27; 1983. — № 3. — Стр. 47—48.

Предмет
Математика
Условие
Решение
Номера

1982. — № 11. — Стр.  [условие]

1983. — № 3. — Стр.  [решение]

Описание
Задача М775 // Квант. — 1982. — № 11. — Стр. 27; 1983. — № 3. — Стр. 47‍—‍48.
Ссылка
https://www.kvant.digital/problems/m775/