Глава

Смешанные задачи I

Модуль тренирует выбор метода без подсказки темы: счет, Дирихле, инварианты, раскраски, игры, графы, пути и рекурсии.
Войдите, чтобы сохранять решённые и закладки.

Теория

Ключевая идея

В смешанных задачах метод не написан в условии. Задача ученика - распознать структуру: что здесь надо считать, что разбивать на случаи, где искать ящики, что сохраняется, какую раскраску выбрать, есть ли игра, граф или рекурсия.

Главная привычка: перед вычислениями задать вопрос «какой тип объекта здесь повторяется?» Если повторяются выборы - счет. Если объектов больше, чем типов - Дирихле. Если есть операции - инвариант. Если доска - раскраска. Если связи - граф. Если размер растет - рекурсия.

Основные факты

  • Метод выбирается по структуре, а не по словам в условии.
  • Сначала ищите простой инвариант или простой счет; сложный метод нужен не всегда.
  • Если нужно доказать существование, проверьте среднее, Дирихле или графовые степени.
  • Если нужно доказать невозможность, проверьте четность, остатки, раскраску или сумму.
  • Если нужно посчитать семейство объектов размера \(n\), ищите последний шаг и рекурсию.

Когда применять метод

  • После изучения нескольких тем, когда условие больше не указывает технику.
  • Перед олимпиадным вариантом, где задачи идут в произвольном порядке.
  • Когда первый очевидный подход дает много хаотичных случаев.

Как распознать метод

Составьте короткую диагностику: считаем варианты или доказываем существование? Есть ли повторяющаяся операция? Есть ли доска? Есть ли отношение между парами объектов? Можно ли удалить последний элемент и получить меньшую такую же задачу?

Если два метода кажутся возможными, начинайте с более грубого: четность, остатки, сумма, среднее. Часто он сразу объясняет, почему задача устроена именно так.

Типичные ошибки

  • Узнают знакомую тему и применяют ее механически, не проверив условия.
  • Пытаются считать напрямую там, где нужна дополнительная раскраска или инвариант.
  • В задачах существования забывают сформулировать «ящики» или среднее.
  • В играх называют первый ход, но не описывают стратегию дальше.
  • В рекурсиях не доказывают, что случаи последнего шага не пересекаются.

Мини-чеклист

  • Что требуется: найти число, доказать существование, доказать невозможность или построить стратегию?
  • Какие объекты повторяются?
  • Есть ли естественные ящики, цвета, степени, остатки?
  • Можно ли свести задачу к меньшему размеру?
  • Проверены ли крайние случаи?
  • Решение объясняет выбор метода?

Примеры

Пример 1. Сначала диагностируем

В условии нет слова «Дирихле», но оно прячется в остатках.

Задача. Докажите, что среди любых \(8\) целых чисел найдутся два, разность которых делится на \(7\).

Решение.

Рассмотрим остатки чисел при делении на \(7\). Остатков всего \(7\), а чисел \(8\). По принципу Дирихле два числа имеют одинаковый остаток. Их разность делится на \(7\).

Комментарий. Сигнал метода: больше объектов, чем типов.

Пример 2. Не считать все покрытия

Доска почти всегда просит раскраску.

Задача. Можно ли покрыть домино доску \(6\times6\), если удалены две клетки главной диагонали?

Решение.

Все клетки главной диагонали имеют один цвет в шахматной раскраске. После удаления двух таких клеток цветов стало не поровну. Каждое домино покрывает одну клетку каждого цвета. Поэтому покрытие невозможно.

Комментарий. Сигнал метода: доска и домино.

Пример 3. Операция значит инвариант

Если конфигурация меняется повторяемым ходом, ищем сохраняемую величину.

Задача. На доске записано \(11\) плюсов. За ход меняют знаки у двух символов. Можно ли получить ровно один минус?

Решение.

Произведение всех знаков при смене двух знаков не меняется. В начале произведение равно \(+1\), а при одном минусе равно \(-1\). Значит получить такую конфигурацию нельзя.

Комментарий. Сигнал метода: разрешенная операция.

Пример 4. Слишком много связей

В графовой задаче степени часто дают среднее.

Задача. В графе \(9\) вершин и \(23\) ребра. Докажите, что есть вершина степени не меньше \(6\).

Решение.

Сумма степеней равна \(46\). Средняя степень равна \(46/9>5\). Если бы все степени были не больше \(5\), сумма была бы не больше \(45\). Значит есть вершина степени хотя бы \(6\).

Комментарий. Сигнал метода: связи между парами объектов.

Пример 5. Игра без перебора

В играх ищем контрольные позиции.

Задача. В куче \(41\) камень. За ход берут от \(1\) до \(4\). Последний ход выигрывает. Кто выигрывает?

Решение.

Проигрышны кратные \(5\). Так как \(41\equiv1\pmod5\), первый берет \(1\) камень и оставляет \(40\). Затем он дополняет ход соперника до \(5\). Первый выигрывает.

Комментарий. Сигнал метода: правильная игра и повторяемые ходы.

Пример 6. Рекурсия по последнему шагу

Если размер меняется, ищем меньшую задачу.

Задача. Сколько строк длины \(7\) из нулей и единиц не содержат двух соседних единиц?

Решение.

Пусть \(a_n\) - число таких строк. Строка заканчивается на \(0\) или на \(01\), поэтому \(a_n=a_{n-1}+a_{n-2}\). При \(a_0=1\), \(a_1=2\) получаем \(a_7=34\).

Комментарий. Сигнал метода: семейство объектов длины \(n\).

Пример 7. Путь через условие

Иногда счет проще через дополнение.

Задача. Сколько кратчайших путей из \((0,0)\) в \((4,4)\) не проходят через \((2,2)\)?

Решение.

Всего путей \(\binom{8}{4}=70\). Через \((2,2)\) проходят \(\binom{4}{2}\cdot\binom{4}{2}=36\). Значит не проходят \(70-36=34\).

Комментарий. Сигнал метода: пути и запрещенная точка.

Пример 8. Смешанный финал

Иногда метод выбирается только после первого упрощения.

Задача. В компании \(10\) человек каждый знаком не менее чем с \(6\) другими. Докажите, что найдутся трое попарно знакомых.

Решение.

Возьмем человека \(A\). У него есть хотя бы \(6\) знакомых. Если среди этих знакомых есть знакомая пара, то вместе с \(A\) получаем тройку. Если среди них нет знакомых пар, то каждый из этих \(6\) людей знаком с \(A\) и может быть знаком только с тремя людьми вне этой шестерки и вне \(A\), то есть его степень не больше \(4\), что противоречит условию \(6\).

Комментарий. Это уже графовый экстремальный ход.

Задачи

Задачи

#11.1
#11.1

Четные трехзначные

Подсчёт 7 класс 8 класс ★☆☆☆☆

Сколько трехзначных четных чисел можно составить из цифр \(1,2,3,4,5\), если цифры не повторяются?

Детали
Задача: COM-B1-M11-P001
Сложность: Уровень 1 из 5
Tag: Подсчёт
Grade: 7 класс, 8 класс
#11.2
#11.2

Носки

Принцип Дирихле 7 класс 8 класс ★☆☆☆☆

В ящике лежат носки \(4\) цветов. Сколько носков нужно вынуть, чтобы гарантированно получить два одного цвета?

Детали
Задача: COM-B1-M11-P002
Сложность: Уровень 1 из 5
Tag: Принцип Дирихле
Grade: 7 класс, 8 класс
#11.3
#11.3

Плюсы и минусы

Четность 7 класс 8 класс ★☆☆☆☆

На доске \(8\) плюсов. За ход меняют знаки у двух символов. Можно ли получить ровно \(3\) минуса?

Детали
Задача: COM-B1-M11-P003
Сложность: Уровень 1 из 5
Tag: Четность
Grade: 7 класс, 8 класс
#11.4
#11.4

Доска \(5\times5\)

Раскраска 7 класс 8 класс ★☆☆☆☆

Можно ли покрыть доску \(5\times5\) домино?

Детали
Задача: COM-B1-M11-P004
Сложность: Уровень 1 из 5
Tag: Раскраска
Grade: 7 класс, 8 класс
#11.5
#11.5

Степени

Degree 7 класс 8 класс ★☆☆☆☆

В графе степени вершин равны \(1,2,2,3,4\). Существует ли такой граф?

Детали
Задача: COM-B1-M11-P005
Сложность: Уровень 1 из 5
Tag: Degree
Grade: 7 класс, 8 класс
#11.6
#11.6

Без соседних

Подмножества 7 класс 8 класс ★★☆☆☆

Сколько подмножеств множества \(\{1,2,\ldots,6\}\) не содержат двух соседних чисел?

Детали
Задача: COM-B1-M11-P006
Сложность: Уровень 2 из 5
Tag: Подмножества
Grade: 7 класс, 8 класс
#11.7
#11.7

Остатки

Классы остатков 7 класс 8 класс ★★☆☆☆

Докажите, что среди любых \(11\) целых чисел найдутся два, разность которых делится на \(10\).

Детали
Задача: COM-B1-M11-P007
Сложность: Уровень 2 из 5
Tag: Классы остатков
Grade: 7 класс, 8 класс
#11.8
#11.8

Куча \(34\)

Остатки по модулю 8 класс 9 класс ★★☆☆☆

В куче \(34\) камня. За ход можно взять от \(1\) до \(4\) камней. Последний ход выигрывает. Кто выигрывает?

Детали
Задача: COM-B1-M11-P008
Сложность: Уровень 2 из 5
Tag: Остатки по модулю
Grade: 8 класс, 9 класс
#11.9
#11.9

Маршруты

Биномиальные коэффициенты 8 класс 9 класс ★★☆☆☆

Сколько кратчайших путей из \((0,0)\) в \((3,5)\), если можно идти только вправо и вверх?

Детали
Задача: COM-B1-M11-P009
Сложность: Уровень 2 из 5
Tag: Биномиальные коэффициенты
Grade: 8 класс, 9 класс
#11.10
#11.10

Турнир без ничьих

Подсчёт 8 класс 9 класс ★★☆☆☆

В турнире \(9\) игроков каждый сыграл с каждым ровно один раз. Сколько всего партий сыграно?

Детали
Задача: COM-B1-M11-P010
Сложность: Уровень 2 из 5
Tag: Подсчёт
Grade: 8 класс, 9 класс
#11.11
#11.11

Строки

Бинарные строки 8 класс 9 класс ★★☆☆☆

Сколько двоичных строк длины \(7\) не содержат двух соседних единиц?

Детали
Задача: COM-B1-M11-P011
Сложность: Уровень 2 из 5
Tag: Бинарные строки
Grade: 8 класс, 9 класс
#11.12
#11.12

Два угла

Раскраска 8 класс 9 класс ★★☆☆☆

С доски \(8\times8\) удалили две противоположные угловые клетки. Можно ли покрыть оставшуюся часть домино?

Детали
Задача: COM-B1-M11-P012
Сложность: Уровень 2 из 5
Tag: Раскраска
Grade: 8 класс, 9 класс
#11.13
#11.13

Девять остатков

Классы остатков 8 класс 9 класс ★★★☆☆

Докажите, что среди любых \(10\) целых чисел найдутся два, разность которых делится на \(9\).

Детали
Задача: COM-B1-M11-P013
Сложность: Уровень 3 из 5
Tag: Классы остатков
Grade: 8 класс, 9 класс
#11.14
#11.14

Кружки

Двойной подсчёт 8 класс 9 класс ★★★☆☆

В школе \(12\) учеников ходят в кружки. Каждый ученик посещает ровно \(3\) кружка, а каждый кружок посещают ровно \(4\) ученика. Сколько кружков в школе?

Детали
Задача: COM-B1-M11-P014
Сложность: Уровень 3 из 5
Tag: Двойной подсчёт
Grade: 8 класс, 9 класс
#11.15
#11.15

Дойти до \(64\)

Стратегия 8 класс 9 класс ★★★☆☆

Игроки по очереди прибавляют к сумме число от \(1\) до \(7\). Начальная сумма \(0\). Кто первым получит \(64\), выигрывает. Кто выигрывает?

Детали
Задача: COM-B1-M11-P015
Сложность: Уровень 3 из 5
Tag: Стратегия
Grade: 8 класс, 9 класс
#11.16
#11.16

Одинаковое число знакомых

Принцип Дирихле 8 класс 9 класс ★★★☆☆

Докажите, что в любой компании из \(10\) человек найдутся двое с одинаковым числом знакомых внутри компании.

Детали
Задача: COM-B1-M11-P016
Сложность: Уровень 3 из 5
Tag: Принцип Дирихле
Grade: 8 класс, 9 класс
#11.17
#11.17

Доска \(2\times7\)

Замощения 8 класс 9 класс ★★★☆☆

Сколькими способами можно замостить доску \(2\times7\) домино?

Детали
Задача: COM-B1-M11-P017
Сложность: Уровень 3 из 5
Tag: Замощения
Grade: 8 класс, 9 класс
#11.18
#11.18

Сумма на доске

Остатки по модулю 8 класс 9 класс ★★★☆☆

На доске написано число \(5\). За ход можно прибавить \(6\) или вычесть \(9\). Можно ли получить \(100\)?

Детали
Задача: COM-B1-M11-P018
Сложность: Уровень 3 из 5
Tag: Остатки по модулю
Grade: 8 класс, 9 класс
#11.19
#11.19

Угол \(5\times5\)

Раскраска 8 класс 9 класс ★★★☆☆

С доски \(5\times5\) удалили угловую клетку \((1,1)\). Можно ли покрыть оставшуюся часть прямыми тримино \(1\times3\)?

Детали
Задача: COM-B1-M11-P019
Сложность: Уровень 3 из 5
Tag: Раскраска
Grade: 8 класс, 9 класс
#11.20
#11.20

Не через центр

Метод дополнения 8 класс 9 класс ★★★☆☆

Сколько кратчайших путей из \((0,0)\) в \((4,4)\) не проходят через \((2,2)\)?

Детали
Задача: COM-B1-M11-P020
Сложность: Уровень 3 из 5
Tag: Метод дополнения
Grade: 8 класс, 9 класс
#11.21
#11.21

Трое знакомых

Graph 8 класс 9 класс ★★★★☆

В компании \(10\) человек каждый знаком не менее чем с \(6\) другими. Докажите, что найдутся трое попарно знакомых.

Детали
Задача: COM-B1-M11-P021
Сложность: Уровень 4 из 5
Tag: Graph
Grade: 8 класс, 9 класс
#11.22
#11.22

Четыре угла

Раскраска 8 класс 9 класс ★★★★☆

С доски \(8\times8\) удалили четыре угла. Докажите, что оставшуюся часть нельзя покрыть прямыми тетрамино \(1\times4\).

Детали
Задача: COM-B1-M11-P022
Сложность: Уровень 4 из 5
Tag: Раскраска
Grade: 8 класс, 9 класс
#11.23
#11.23

Без трех нулей

Бинарные строки 8 класс 9 класс ★★★★☆

Сколько двоичных строк длины \(9\) не содержат трех нулей подряд?

Детали
Задача: COM-B1-M11-P023
Сложность: Уровень 4 из 5
Tag: Бинарные строки
Grade: 8 класс, 9 класс
#11.24
#11.24

Сумма делится на \(20\)

Принцип Дирихле 8 класс 9 класс ★★★★★

Докажите, что среди любых \(20\) целых чисел можно выбрать несколько подряд идущих в данном порядке чисел так, что их сумма делится на \(20\).

Детали
Задача: COM-B1-M11-P024
Сложность: Уровень 5 из 5
Tag: Принцип Дирихле
Grade: 8 класс, 9 класс

Лестницы

Опубликованных лестниц пока нет.
Предыдущая глава
Следующая глава