Задача 011

В некоторой стране 100 городов. Любые два города этой страны соединены дорогой. От этой страны отделилась независимая республика, причем количество дорог, соединяющих города этой республики, равно количеству дорог, ведущих из республики в остальные города этой страны. Сколько городов в отделившейся республике? (Приведите все варианты и докажите, что других нет).

Подсказка

Обозначьте число городов в республике за х.

Решение

Ответ: 67.

Решение: Пусть в отделившейся республике x городов. Тогда количество дорог, соединяющих ее города, равно x(x-1) / 2 (из каждого из x городов выходит по x-1 дороге, и каждая дорога при этом считается дважды), а количество дорог, ведущих из республики в остальные города страны, равно x(100-x). По условию x(x-1) / 2=x(100-x). Сократив на x и решив получившееся уравнение, находим ответ.

Задача 015

В классе 29 детей. Каждый из детей послал новогодние подарки 9 своим одноклассникам. Всегда ли найдутся трое детей, ни один из которых не посылал подарки никому из двух других?

Подсказка

Постройте пример. Поставьте детей по кругу.

Решение

Ответ: Нет.

Решение: Построим пример. Выстроим учеников по кругу, и пусть каждый пошлёт подарки 9 следующим по часовой стрелке. Возьмём любых троих и рассмотрим три десятки учеников каждая из которых состоит из одного из трёх взятых и девятерых, которым он послал подарки. Если никто из этих троих не посылал никому подарка, то три этих десятки учеников не должны пересекаться. Но тогда в классе не меньше 30 учеников, а по условию их там 29.

Задача 016

Любые два натуральных числа от 1 до 100 включительно соединены стрелкой, ведущей от меньшего числа к большему. Как раскрасить эти стрелки в красный и синий цвета так, чтобы любой одноцветный путь проходил не более, чем по девяти стрелкам?

Подсказка

Разделите числа на 10 групп.

Решение

Разобьём числа на десять десятков: 1-10,11-20, \ldots, 91-100, и числа из одного десятка будем соединять синей стрелкой, а из разных десятков — красной. Понятно, что по синим стрелкам мы не выйдем за пределы десятка, и потому пройдем не больше 9 стрелок, а идя по красным стрелкам, мы каждый раз будем попадать в новый десяток и также пройдем не больше 9 стрелок.

Задача 023

В однокруговом чемпионате по матбоям участвовали 16 команд из 16 разных школ. Каждый бой проходил в одной из школ-участниц. Могло ли по окончании чемпионата случиться, что каждая команда сыграла во всех школах, кроме своей?

Подсказка

Сколько боёв было сыграно в любой из школ?

Решение

Каждая команда сыграла в чемпионате 15 боев. Чтобы поиграть во всех школах, кроме своей, она должна была сыграть в каждой из них по одному разу. Но это значит, что в любой данной школе за время чемпионата должны были сыграть по одному разу 15 команд (все, кроме своей). Но в каждом бое участвуют две команды, поэтому общее число команд, игравших в данной школе, должно быть чётным. Полученное противоречие показывает, что так, как сказано в условии задачи, случиться не могло.

Задача 029

В парламенте Анчурии заседает 100 депутатов. Они организовали несколько комиссий. Оказалось, что в каждой комиссии менее 90 депутатов. Кроме того, если рассмотреть любые две комиссии, то каждый депутат войдёт хотя бы в одну из них. Какое наибольшее количество комиссий могло быть создано?

Подсказка

Для каждой комиссии создайте антикомиссию из всех не входящих в эту комиссию депутатов.

Решение

Ответ: 9.

Решение: Для каждой комиссии создадим антикомиссию из всех не входящих в эту комиссию депутатов. В каждой антикомиссии не меньше 11 депутатов, и разные антикомиссии не пересекаются (иначе в две соответствующие комиссии входили бы не все депутаты). Поэтому антикомиссий, а, стало быть, и комиссий не больше 9. Пример на 9: нумеруем депутатов числами от 1 до 100, и в k-ую комиссию включаем всех, чей номер при делении на 9 даёт остаток, не равный k-1(k=1,2, \ldots, 9).

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 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 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.

Задача 054

В группе школьников некоторые знакомы между собой, а некоторые нет. Оказалось, что если какой-то школьник знаком хотя бы с 20 другими школьниками, то все его знакомые незнакомы между собой. Кроме того, если школьник незнаком хотя бы с 20 другими школьниками, то все его незнакомые знакомы между собой. Найдите максимальное возможное число школьников в такой группе.

Подсказка

Пример. Пусть в группе 20 девочек и 20 мальчиков. Все девочки знакомы со всеми мальчиками, но никакие девочки не знакомы друг с другом и никакие мальчики не знакомы друг с другом. Легко видеть, что такая группа удовлетворяет условию.

Решение

Ответ: 40 школьников.

Решение. Пример. Пусть в группе 20 девочек и 20 мальчиков. Все девочки знакомы со всеми мальчиками, но никакие девочки не знакомы друг с другом и никакие мальчики не знакомы друг с другом. Легко видеть, что такая группа удовлетворяет условию.

Оценка. Предположим, что у какого-то школьника A есть хотя бы 21 знакомый B_{1}, B_{2}, \ldots, B_{21}. По условию, все его знакомые незнакомы. Но тогда у школьника B_{1} есть 20 незнакомых B_{2}, \ldots, B_{21} и они незнакомы друг с другом. Противоречие. Следовательно, у каждого школьника не более 20 знакомых и, аналогично, не более 20 незнакомых. Тогда школьников всего не более 41. Осталось доказать, что невозможен случай, когда школьников ровно 41 . Пусть так. Тогда у школьника A ровно 20 знакомых B_{1}, B_{2}, \ldots, B_{20} и ровно 20 незнакомых C_{1}, C_{2}, \ldots, C_{20}. Причем все B_{i} попарно незнакомы, а все C_{i} попарно знакомы. У B_{1} также должно быть ровно 20 знакомых, которые незнакомы между собой. Он уже знает A и не знает никого из B_{i}. Следовательно, он знаком с хотя бы 19 школьниками из C_{i}. Но C_{i} попарно знакомы. Противоречие.