20

Решение: Камни в трёх коробках

ЕГЭ · Математика, профиль · Задание 20 · Делимость чисел
ВысокаяФИПИ7CA5F3Развёрнутое решение≈ 15 минутРазбор в 7 шагов
Условие

Есть три коробки: в первой коробке 97 камней, во второй — 104, а в третьей коробке камней нет. За один ход берут по одному камню из любых двух коробок и кладут в оставшуюся. Сделали некоторое количество таких ходов.

Решите три пункта задачи и приведите развернутое обоснование.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

7 шагов
1

Обозначим количества камней в коробках через $a$, $b$ и $c$. Всего камней всегда 201. При ходе из первой и второй коробок в третью изменения имеют вид $(-1,-1,+2)$; при ходе из первой и третьей во вторую — $(-1,+2,-1)$; при ходе из второй и третьей в первую — $(+2,-1,-1)$. В каждом случае разность любых двух количеств изменяется на число, кратное 3.

2

В начальном состоянии $a-b=97-104=-7\equiv2\pmod3$, а $a-c=97-0=97\equiv1\pmod3$.

3

Для пункта а) в состоянии $(97,89,15)$ имеем $a-b=8\equiv2\pmod3$ и $a-c=82\equiv1\pmod3$. Остатки совпадают с начальными, поэтому такое состояние не противоречит инвариантам и может быть достигнуто.

4

Например, обозначим через $x$, $y$, $z$ число ходов соответственно из первой и второй коробок в третью, из первой и третьей во вторую и из второй и третьей в первую. Для состояния $(97,89,15)$ можно взять $x=t+10$, $y=t$, $z=t+5$. При подходящем порядке этих ходов все количества остаются неотрицательными, поэтому состояние достижимо.

5

Для пункта б) состояние $(0,0,201)$ невозможно: здесь $a-b=0$, тогда как в начале $a-b\equiv2\pmod3$. Сохранение разности по модулю 3 запрещает такое состояние.

6

В пункте в) пусть в первой коробке остался 1 камень, а в третьей — $c$ камней. Тогда во второй коробке $200-c$ камней. Из сохранения разности первой и второй коробок получаем $1-(200-c)=c-199\equiv2\pmod3$, откуда $c\equiv0\pmod3$. Так как $c\leq200$, наибольшее возможное значение — $198$.

Число 198 действительно достигается. Последовательность ходов: 96 раз брать по камню из первой и второй коробок и класть в третью; 1 раз — из второй и третьей в первую; 3 раза — из первой и второй в третью; 1 раз — из второй и третьей в первую; 1 раз — из первой и второй в третью. Состояния последовательно имеют вид $(1,8,192)$, $(3,7,191)$, $(0,4,197)$, $(2,3,196)$, $(1,2,198)$.

Ответ

а) Да, могло; б) Нет, не могло; в) наибольшее число камней в третьей коробке — 198.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Забывают, что общее число камней постоянно и равно 201.

Проверяют только делимость одного количества, не рассматривая инвариант разностей по модулю 3.

Для пункта в) получают ограничение $c\leq200$, но не учитывают, что $c$ должно быть кратно 3.

Указывают максимальное значение без последовательности ходов, показывающей его достижимость.

Закрепить приёмВ теме «Делимость чисел» ещё 44 задачи — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 20 ЕГЭ, математика, профиль

Разбор этой задачи разложен на 7 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Делимость чисел»: в ней 45 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.