Задача 030

В стране 20 городов. Некоторые пары городов соединены дорогами. Оказалось, что из каждого города выходит ровно 10 дорог. Страна распалась на две республики. В каждой из республик оказалось по 10 городов. Докажите, что в этих республиках поровну внутренних дорог (дорогу будем называть внутренней для республики, если она соединяет два города из этой республики).

Подсказка

Пусть первую республику со второй соединяют a дорог. Тогда сколько дорог внутри республик?

Решение

Пусть первую республику со второй соединяют a дорог. Тогда сумма количеств дорог, выходящих из городов первой республики, равна 100-a, и всего внутренних дорог в первой республике окажется ( 100-a ) / 2, так как каждая из них учтена дважды. Аналогично показываем, что во второй республике также ( 100-a ) 2 внутренних дорог.

Задача 031

В чемпионате по волейболу участвовало n>2 команд, каждые две из которых сыграли друг с другом ровно один раз. Оказалось, что для каждых двух команд есть ровно t команд, у которых они обе выиграли. Докажите, что n=4 t+3.

Подсказка

Возьмем любую команду A. Пусть она выиграла у k команд. Тогда каждая из этих k команд выиграла ровно у t из этих k команд — иначе нарушится условие задачи относительно нее и команды A.

Решение

Возьмем любую команду A. Пусть она выиграла у k команд. Тогда каждая из этих k команд выиграла ровно у t из этих k команд — иначе нарушится условие задачи относительно нее и команды A. Общее число матчей в микротурнире между данными k командами равно k(k-1) / 2 с одной стороны и общему числу побед, равному t k — с другой, откуда k=2 t+1. Осталось заметить, что в всем турнире было сыграно n(n-1) / 2 матчей и одержано n(2 t+1) побед. Значит, n(n-1) / 2=n(2 t+1), откуда n=4 t+3.

Задача 032

На недавней математической олимпиаде командам-участницам были предложены девять задач. В итоге получилось, что каждая команда решила ровно три задачи, каждые две команды решили разные наборы задач и для любых трех команд можно найти задачу, которую не решила ни одна из них. Какое наибольшее количество команд могло участвовать в этой олимпиаде?

Подсказка

Назовём две непересекающиеся тройки задач запрещённой парой, если задачи, не входящие ни в одну из этих двух троек, образуют выбранную тройку.

Решение

Ответ: 56.

Решение: Пример на 56 команд получаем, выбрав 8 задач и рассмотрев все 56 составленных из них троек: они удовлетворяют всем условиям задачи. Допустим, мы выбрали больше 56 троек задач. Назовём две непересекающиеся тройки задач запрещённой парой, если задачи, не входящие ни в одну из этих двух троек, образуют выбранную тройку. Понятно, что хотя бы одна из двух троек, образующих запрещённую пару, не должна быть выбранной. Поскольку из шести задач можно выбрать три C_{6}^{3}=20 способами, каждая выбранная тройка порождает 10 запрещённых пар, причём, очевидно, разные тройки порождают разные запрещённые пары. При этом для каждой тройки задач существует 20 не пересекающихся с ней, то есть каждая тройка входит не больше, чем в 20 запрещённых пар. Если мы выбрали хотя бы 57 троек, у нас не меньше 570 запрещённых пар, в которые входит не менее 570 / 20>28 различных троек задач. Но из 9 задач можно образовать лишь C_{9}^{3}=84 тройки, поэтому невыбранными останутся максимум 27 троек. Значит, какие-то две выбранные задачи образуют запрещённую тройку. Противоречие.

Задача 033

У мальчика Васи в его классе 8 друзей и 11 подруг. Каждый из его друзей дружит с 10 одноклассницами. Для каждых двух мальчиков любая девочка в классе дружит хотя бы с одним из них. Сколько девочек может быть в этом классе?

Подсказка

Пусть девочек 10+k. Тогда каждый из друзей Васи не дружит с k девочками.

Решение

Ответ: 11.

Решение: Понятно, что девочек не меньше 11. Пусть их 10+k. Тогда каждый из друзей Васи не дружит с k девочками. Тогда всего этих «недружб» — 8 k. Если k>1, то 8 k>10+k. Следовательно, в этом случае найдётся девочка, которая не дружит хотя бы с двумя друзьями Васи, что противоречит условию.

Задача 035

10 команд играют турнир. В некоторый момент оказалось, что любые две команды сыграли между собой не более, чем по одному разу, только «»Металлург»» и «»Локомотив»» сыграли дважды. При этом каждая команда сыграла хотя бы один матч. Могло ли так случиться, что в этот момент все команды сыграли различное число игр?

Подсказка

Допустим, есть команда, не сыгравшая ни одного матча. Тогда каждая из оставшихся команд сыграла не больше 9 матчей: с каждой из остальных восьми плюс один повторный.

Решение

Ответ: Нет. Решение. Допустим, есть команда, не сыгравшая ни одного матча. Тогда каждая из оставшихся команд сыграла не больше 9 матчей: с каждой из остальных восьми плюс один повторный. Получается 9 возможностей (1,2, \ldots, 9 матчей) на 19 команд. Но тогда эти команды вместе сыграли (1+2+\ldots+9) / 2=22,5 матчей, что невозможно.

Теперь допустим, что каждая команда сыграла хотя бы один матч. Тогда для числа сыгранных матчей получается 10 возможностей (1,2, \ldots, 10 матчей) на 10 команд. Но тогда эти команды вместе сыграли (1+2+\ldots+10) / 2=27,5 матчей, что также невозможно.

Задача 041

На конгресс приехало 100 ученых, каждый из которых сделал доклад. В конце каждый заявил, что ему понравилось ровно 75 докладов, сделанных его коллегами на конгрессе. Докажите, что найдутся трое, каждому из которых понравились доклады двух других.

Подсказка

Рассмотрим ученого А, доклад которого понравился наибольшему количеству его коллег (их, как минимум, 75).

Решение

Будем говорить, что ученые А и В взаимны, если им понравились доклады друг друга. Рассмотрим ученого А, доклад которого понравился наибольшему количеству его коллег (их, как минимум, 75). Рассмотрим всех, кому понравился доклад A , и всех, чьи доклады понравились А. Так как тех и других не менее, чем по 75, а всего ученых, кроме А, ровно 99, то найдется хотя бы 51 человек, взаимный с А. Возьмём группу из ровно 51 такого учёного (назовем её s). Для любого ученого из s найдется как минимум 75-49=26 ученых из s, доклады которых ему понравились. Рассмотрим в s такого ученого B , доклад которого понравился наибольшему числу его коллег из s. Таких будет не менее 26. Тогда так как B понравились не менее, чем 26 докладов из s , среди учёных из s найдется C , который взаимен с B . Тогда \mathrm{A}, \mathrm{B} и C попарно взаимны, что и требовалось доказать.

Задача 046

На бал пришли 30 юношей и 30 девушек. После вечера танцев оказалось, что все юноши танцевали с одним и тем же количеством девушек, а девушка Оля танцевала ровно с 15 юношами. Докажите, что какие-то две девушки танцевали с одним и тем же количеством юношей.

Подсказка

Отметим мальчиков синими точками, девочек — красными, а тех, кто танцевал друг с другом, соединим линиями. По условию из всех синих точек выходит поровну линий, и потому общее число линий делится на 30 .

Решение

Отметим мальчиков синими точками, девочек — красными, а тех, кто танцевал друг с другом, соединим линиями. По условию из всех синих точек выходит поровну линий, и потому общее число линий делится на 30 . Из красных точек может выходить 0,1, \ldots, 29,30 линий. Заметим, что 0+1+\ldots+29+30=15 \cdot 31. Чтобы не нашлось двух девочек, танцевавших с одним и тем же количеством юношей, надо вычесть из этой суммы число от 0 до 30 так, чтобы разность разделилась на 30 . Но единственное подходящее для этого число 15 по условию вычесть нельзя.

Задача 048

В компании из 100 человек любые десять человек имеют общего знакомого среди остальных. Докажите, что любые пять человек из этой компании имеют не менее шести общих знакомых среди остальных.

Подсказка

Предположим, что нашлись пять человек, которые имеют не более пяти общих знакомых. Рассмотрим десятку, содержащую этих пятерых человек и всех их общих знакомых.

Решение

Предположим, что нашлись пять человек, которые имеют не более пяти общих знакомых. Рассмотрим десятку, содержащую этих пятерых человек и всех их общих знакомых. По условию выбранные 10 человек имеют общего знакомого, но тогда мы нашли ещё одного общего знакомого для пятерых человек. Противоречие.

Задача 049

В математический кружок пришло заниматься 20 детей. Каждый ребёнок знаком ровно с 14 другими, причём есть 10 человек, любые двое из которых знакомы. Докажите, что этот кружок можно разбить на две группы таким образом, чтобы каждые два ученика, попавших в одну группу, были знакомы между собой.

Подсказка

Зафиксируем десятерых, любые двое из которых знакомы. Назовём их синими, а остальных десятерых — зелёными.

Решение

Пусть каждые двое знакомых совершат рукопожатие. Зафиксируем десятерых, любые двое из которых знакомы. Назовём их синими, а остальных десятерых — зелёными. Каждый из синих знаком с девятью синими и, стало быть, с пятью зелёными. Значит, всего зелёные совершили с синими 50 рукопожатий. Поскольку в сумме у зелёных должно быть 14 \cdot 10=140 рукопожатий, 90 из них приходятся на рукопожатия зелёных между собой. Так как каждый из зелёных мог пожать руки только 9 зелёным, отсюда следует, что между зелёными были совершены все возможные рукопожатия, то есть каждый из зелёных дружит с каждым, что и завершает доказательство.

Задача 051

По кругу расставлено 100 красных и 100 синих точек. Петя и Вася играют в игру. Ходят по очереди, начинает Петя. Каждый из игроков своим ходом может соединить отрезком красную точку с синей, если они ешё не соединень. Выигрывает тот, кто первым получит цикл длины 4. Кто из мальчиков может обеспечить себе победу независимо от действий соперника?

Подсказка

Цикл длины 4 можно получить, только соединив концы цепи длины 3. Поэтому тот, после хода которого образуется цепь длины 3, проиграл.

Решение

Ответ. Вася.

Решение. Цикл длины 4 можно получить, только соединив концы цепи длины 3. Поэтому тот, после хода которого образуется цепь длины 3, проиграл. Значит, концы цепи длины 2 соединять с другими точками нельзя. Стратегия Васи: после каждого хода Пети соединять ту же красную точку с какой-то синей, которая ещё не соединена ни с какой другой. Тогда после каждой пары ходов Пети и Васи число не соединённых с другими синих точек будет уменьшаться на 2 , и после 50 -го хода Васи каждая синяя точка будет концом цепи длины 2. Своим 51-м ходом Петя создаст цепь длины 3 и проиграет.