You are viewing [info]knop's journal

Previous Entry | Next Entry

uzel
Сегодняшняя задача. Второй тур олимпиады Эйлера (аналог Всероссийской ол-ды для 8 кл.), задача N 8. Автор - А.В.Шаповалов.

Среди 100 монет есть 4 фальшивых. Все настоящие монеты весят одинаково, фальшивые - тоже, фальшивая монета легче настоящей. Как за два взвешивания на чашечных весах без гирь найти хотя бы одну настоящую монету?

Комменты уже раскрыты, обсуждается дополнительный вопрос - какое НАИБОЛЬШЕЕ число настоящих монет возможно определить.
Продолжение этого обсуждения см. вот тут
http://docs.google.com/fileview?id=0ByXEl13981ctOGQ3ZDk0NTctNjMxYy00YWQ1LTlmNzMtMTZmODljYTQ0MTAw&hl=ru

Исходную задачу на олимпиаде Эйлера решили Александр Зайков (Краснодар, диплом I степени), Никита Сопенко (Тамбов, диплом II степени), Татьяна Гайнцева (Уфа, диплом II степени), Артем Рычков (Киров, диплом II степени), Александр Матушкин (Ижевск, диплом II степени), Александр Капитонов (Курган, диплом II степени), Юлия Гребенникова (Москва, диплом III степени), Федор Блудов (Мркутск, диплом III степени), Максим Матвеев (Новосибирск, диплом III степени), Дмитрий Сазыкин (Курган, диплом III степени) - 10 человек. Всего участвовало 197 школьников, из них дипломы получили 68.

Comments

( 42 comments — Leave a comment )
[info]mathemator wrote:
Mar. 25th, 2010 06:05 pm (UTC)
ну тут по-моему надо взвесить 49 и 49. в случае если одна из них перевесит все легко. если нет - то в них либо по 1й либо по 2 фальшивых. взвесить 2 из одной из них с 2мя оставшимися вроде так и получается.
[info]knop wrote:
Mar. 26th, 2010 01:17 pm (UTC)
Пусть 2 оставшиеся легче. А именно - пусть они обе фальшивы. Где мы возьмем настоящую монету?
[info]irishoak wrote:
Mar. 25th, 2010 09:04 pm (UTC)
В Москве, как выяснилось, трое. Так что, наверное, всё же больше.
[info]knop wrote:
Mar. 26th, 2010 01:17 pm (UTC)
Ну да. Я посмотрел итоги...
[info]knop wrote:
Mar. 31st, 2010 10:18 am (UTC)
Открыл комменты. Почитай, если интересно.
[info]silw wrote:
Mar. 26th, 2010 12:28 pm (UTC)
берем 5 монет... дальше тривиально...
[info]knop wrote:
Mar. 26th, 2010 01:18 pm (UTC)
Ага. "Доказал теорему Ферма, подробности письмом"...
Вы обратили внимание, что взвешиваний разрешено всего два?
[info]silw wrote:
Mar. 26th, 2010 03:01 pm (UTC)
да, что-то погорячился, неочевидно. Сейчас склоняюсь к невозможности сделать это.
[info]efimpp wrote:
Mar. 27th, 2010 11:08 am (UTC)
сравниваем две группы по 33, (обозначим их A,B, оставшиеся 34 обозначим С)
если одна из них тяжелее, то в ней не больше 1 фальшивой, сравниваем две монеты из нее, та что не легче другой - настоящая
если они равны по весу
берем монетку x и переносим из A в B
далее сравниваем вес B+x c C
если B+x > C, то x - настоящая
если B+x = C, то все оставшиеся в А настояшие (это возможно только если в C две фальшивых, соответственно в A и B было по одной и как раз х фальшивая)
если B+x < C, то все в C настоящие
[info]knop wrote:
Mar. 27th, 2010 05:19 pm (UTC)
Поздравляю с верным решением
(Deleted comment)
[info]knop wrote:
Mar. 28th, 2010 05:44 am (UTC)
Re: Разбивка на 5 частей гарантирует только настоящие мо
Пусть в первых двух кучках нет фальшивых, в третьей их 3, а в четвертой 1 (0-0-3-1-0).
Вы сделаете вывод, что все монеты в четвертой кучке настоящие.
То же самое при 0-0-2-1-1.

Другая ошибка возникает при разбивках 0-0-0-0-4, 1-1-0-0-2 или 0-0-1-1-2
(Deleted comment)
[info]knop wrote:
Mar. 28th, 2010 05:57 pm (UTC)
Рассмотрите ситуацию 2-2-0-0, причем отделенная 1 - фальшивая.
Кучки по 12 не равны, но в большей НЕ все настоящие.
[info]alex_levit wrote:
Mar. 28th, 2010 08:56 am (UTC)
Делим монеты на четыре кучи: 1+32+33+34. Первое взвешивание: 1+32<>33. Если нет равновесия, то в тяжелой куче не более одной фальшивой монеты. Берем из нее две монеты, взвешиваем и находим натоящую. В случае равновесия, второе взвешивание: 1+33<>34. В случае равенства все монеты в куче из 32 настоящие; перевесила левая часть в -- куче из 34 монет все настоящие; перевесила правая часть -- в куче из 1 монеты все настоящие))
[info]knop wrote:
Mar. 28th, 2010 09:38 am (UTC)
Поздравляю с верным решением.
[info]kostya_pr wrote:
Mar. 29th, 2010 08:05 am (UTC)
Делим монеты на 3 части - 33, 33 (кучки) и 34 (куча)

(1) Взвешиваем кучки друг с другом. Если одна тяжелее, то все просто (т.к. в ней 0 или 1 фальшива и настоящую легко можно найти, взвесив 16 и 16 из этой кучки).

Пусть они весят одинаково. Тогда в куче 0, 2 или 4 фальшивые (четвертого не дано).

(2) Берем одну монету из одной кучки (первая) и добавляем ее ко второй кучке (вторая), в которой после этого окажется 34 монеты (новая куча). Взвешиваем новую кучу с начальной кучей (старая).

3 варианта:

а. Старая тяжелее. Тогда в ней, очевидно, нет фальшивых монет. Взяв любую, решим задачу.
б. Весят одинаково. Такое возможно, когда в старой 2 фальшивые и при этом та монета, которую мы "перекладывали" тоже фальшивая. Значит оставшиеся монеты в первой кучке настоящие - решили задачу.
в. Старая легче. Это возможно в двух случаях: в старой 4 фальшивые монеты, тогда берем из новой любую - она настоящая; в старой 2 фальшивые, тогда та монета, которую мы перекладывали обязана быть настоящей. Решили задачу.

Другие решения вообще возможны? (кажется, что нет..)
[info]knop wrote:
Mar. 29th, 2010 10:33 am (UTC)
Да, другие решения возможны. В вашем (в худшем случае) отыскивается только одна настоящая монета, а реально можно найти всегда более одной.
[info]kostya_pr wrote:
Mar. 29th, 2010 03:29 pm (UTC)
Да, можно "вскрыть" достоверно аж 14 настоящих монет (это, кажется максимум). Но при этом решение "принципиально" не поменяется (кучки будут по 28 монет, а куча 42).

А вот есть ли "принципиально" другое решение?

Кстати, можно ли доказать, что 14 (или что-то другое?) действительно максимум?
[info]leok wrote:
Mar. 29th, 2010 08:42 am (UTC)
Разделим на три группы А, Б и В по 33,33 и 34 монеты соответственно
Взвесим А и Б. Если одна группа перевесила, то в ней не более 1 фальшивой монеты. Соответственно берем из этой группы любые две и вторым взвешиванием задача решена.
Если группы по весу равны, то берем А + одну монетку из Б и взвешиваем с В. При этом заметим, что в В четное число фальшивых монет.
1.Если весы уравновесились, то в В ровно две фальшивые, в А одна => оставшиеся в Б настоящие.
2.Если В перевесила, то в В не больше одной фальшивой => в В все настоящие.
3.Если В легче, то в В или 4 или 2 фальшивые. В обоих случаях та монета, которую мы взяли из Б
будет настоящей.
[info]knop wrote:
Mar. 31st, 2010 07:23 am (UTC)
Это верное решение.

И я раскрыл комменты. Посмотрите.
[info]p_govorun wrote:
Mar. 29th, 2010 11:40 am (UTC)
Первое взвешивание: по 49 монет на каждую чашку весов (остаются две). Если одна перевесила, в ней не больше одной фальшивой монеты. Берём любые две монеты с этой чашки и сравниваем: более тяжёлая -- настоящая, при равенстве -- настоящие обе.

Если обе группы по 49 монет весят одинаково, значит, в каждой из них по одной или по две фальшивых монеты. (Из четырёх фальшивых монет в число 98 обязательно попадут хотя бы две). Берём с одной из чашек две группы по 24 монеты (остаётся одна монета с этой чашки) и взвешиваем. Группа, которая перевесила -- настоящая вся. Если группы весят одинаково, в каждой из них по одной фальшивой монете, тогда отложенная монета -- настоящая.

(В последнем случае две монеты, отложенные при первом взвешивании, настоящие тоже. То есть, мы всегда можем найти не менее трёх настоящих монет.)
[info]knop wrote:
Mar. 29th, 2010 12:21 pm (UTC)
Итак, пусть группы имеют вид 24-24-1-49-2, а число фальшивых монет в них -
0-0-1-1-2. Тогда ваш алгоритм утверждает, что отложенная монета (третья из пяти групп) - настоящая. А это не так. И две отложенных тоже не настоящие.
[info]p_govorun wrote:
Mar. 29th, 2010 12:28 pm (UTC)
Да, ошибся :-(
[info]man_der_ley wrote:
Mar. 30th, 2010 07:51 am (UTC)
Обозначаем монеты М1, М2, ..., М100.

Первое взвешивание: М1 - М33 vs. М34 - М66
Если монеты на какой-то чаше тяжелее, скажем монеты М1 - М33, тогда решение очевидно. Среди М1 - М33 не более одной фальшивой монеты; второе взвешивание, например: М1 - М16 vs. М17 - М32; если одна чаша тяжелее, то все монеты на ней настоящие, а если равенство, то все М1 - М32 настоящие.

Итак, предположим, что М1 - М33 уравновешивают М34 - М66. Это значит, что возможны 3 варианта:
(a) среди М1 - М33 и М34 - М66 - по 2 фальшивых монеты, среди М67 - М100 - ни одной
(b) среди М1 - М33 и М34 - М66 - по одной фальшивой монете, среди М67 - М100 - 2 фальшивых монеты
(c) все 4 фальшивых монеты среди М67 - М100.

Второе взвешивание: М1 - М34 vs. М67 - М100.

Если М67 - М100 перевешивают, значит имел место вариант (a), и М67 - М100 - настоящие.
Если равенство, значит имел место вариант (b), и при этом М34 оказалась фальшивой. Тогда М35 - М66 - настоящие.
Если М1 - М34 перевешивают, то тогда возможны еще 2 случая. Во-первых, возможен вариант (b), где М34 оказалась настоящей. Во-вторых, возможен вариант (c). Но в любом случае, М34 тогда - настоящая.


Правильно?
А сколько у школьников всего было заданий, и сколько им давалось времени на этой олимпиаде? Я эту задачу долго решал, :) если на олимпиаде и решил бы, ничего другого бы не успел.
[info]knop wrote:
Mar. 30th, 2010 08:05 am (UTC)
Правильно. Заданий было 4, времени - 210 минут.
(Anonymous) wrote:
Mar. 30th, 2010 08:04 pm (UTC)
А может вот так:
Делим 100 монет на 5 групп по 20-ть (нумеруем группы с 1-й по 5-ю)

Ставим на весы группы 1+2 <> 3+4
1 Если они уравновешиваются, значит на обоих чашах весов поровну фальшивых монет
Т.е. или ноль или по одной или по две фальшивки.
Соответсвенно в группе 5 или четыре или две или ноль фальшивых монет
Меняем группу 1 с группой 5 и снова взвешиваем: 5+2<>3+4
1.1 Если они уравновешенны, значит в них поровну фальшивых монет, т.е. 1 = 5. Это возможно только если и в 1 и в 5 нет фальшивых монет!
1.2 Если группы 2+5 тяжелее 3+4, значит в 1 была одна или две фальшивые монеты, т.е. в 5 нет фальшивых монет.
1.3. Если группы 3+4 тяжелее 2+5 значит, в 1 была одна фальшивая монета, а в 5 - две фальшивые монеты. Т.е. в группе 2 фальшивых монет нет.
2 Если оне не уравновешиваются, т.е. 1+2 тяжелее 3+4 Т.е. в 1+2 фальшивых монет меньше, или одна или ноль. Сравниваем группы 1 и 2 и если они равны то в них нет фальшивых монет. Если 1 тяжелее, значит в ней нет фальшивок, а в 2 есть одна фальшивка или наоборот.
[info]knop wrote:
Mar. 31st, 2010 07:22 am (UTC)
Re: А может вот так:
Неверен случай 1.3. Возможно, что в 1 фальшивых не было, а в группе 2 - одна фальшивая. Таким образом, ни про одну группу гарантированно нельзя сказать, что в ней нет фальшивых.

А почему анонимно-то?
(Deleted comment)
[info]knop wrote:
Mar. 31st, 2010 07:39 am (UTC)
Итого вы фактически разбили на шесть групп: две по 26, две по 11, две по 13.
Первое взвещивание предлагается 26_1 + 11_1 против 13_1 + 11_2 + 13_2.
Второе - те же веса, но с "дополнительными" индексами.
Поскольку в обеих взвешиваниях здесь группы 13_1 и 13_2 кладутся на одну и ту же чашу весов, то их можно считать единой группой из 26 монет: 26_3.
Допустим, что оба раза на весах оказалось равновесие. Тогда разбиение фальшивых монет по пяти группам (11_1,11_2,26_1,26_2,26_3) может быть любым из таких: (0,1,2,0,1) и (1,0,0,2,1). То есть ни одна из пяти групп не состоит из гарантированно настоящих монет. Увы.

Ваш способ идейно почти не отличается от дележа 100 монет на 5 равных кучек. Кажется, ни одно из таких решений не доводится до верного.
[info]raindog_2 wrote:
Mar. 31st, 2010 12:39 am (UTC)
Если ничего не перепутал, то решений - много. Все они могут быть построены по следующей схеме. На первом взвешивании можно выбрать от 26 до 48 монет на каждой чаше, обозначим как N. На втором взвешивании - из правой чаши перекладываем в левую X монет, все монеты, которые не использовались на первом взвешивании, кладем на правую, а излишек монет с правой откладываем в сторону. Число X можно выбрать любое, удовлетворяющее условию: max(1, 100-3N) <= X <= 49 - N.

Интересный вопрос при этом - какое максимальное число настоящих монет можно гарантировнно найти? И ответ, если не ошибаюсь - 10. Первый раз для этого нужно взвешивать 33, 34 или 35 монет.
[info]knop wrote:
Mar. 31st, 2010 04:56 am (UTC)
Кажется, пора комменты открывать
От 26 - да. До 48 - тоже вроде да, хотя для меня этот факт неожиданный.
Я думал, что только до 33.

Ответ на вопрос о том, какое максимальное число настоящих монет можно гарантированно найти, ОЧЕНЬ интересен. Я не умею доказывать максимальность своего ответа, но умею находить БОЛЬШЕ десяти.

[info]rallex wrote:
Mar. 31st, 2010 07:24 am (UTC)
Re: Кажется, пора комменты открывать
С максимальностью проблема в том, что она дается не столько взвешиванием, сколько последующим доказательством. У меня вот сильное подозрение, что применение вышеуказанного алгорифма для 33 монет дает в итоге 11 (хотя самая маленькая кучка 10, да).
[info]raindog_2 wrote:
Mar. 31st, 2010 07:37 am (UTC)
Re: Кажется, пора комменты открывать
А, ну да, настоящие ведь не только в одной группе.
Я могу найти 14 настоящих, и сильно подозреваю, что это максимум.
[info]knop wrote:
Mar. 31st, 2010 07:40 am (UTC)
Re: Кажется, пора комменты открывать
Аналогично.
Но строгого доказательства у меня нет. Можем вместе подумать. Комменты я вскрыл.
[info]knop wrote:
Mar. 31st, 2010 07:57 am (UTC)
Кажется, здесь упомянутые "10" (а точнее, 11, как правильно заметил [info]rallex) соответствуют N/9, где N - общее число монет. В то время как реально достижимо N/7.

Если бы удалось получить 2N/13 или любую другую дробь, большую 1/7, было бы очень здорово.
[info]knop wrote:
Mar. 31st, 2010 07:50 am (UTC)
Решение, отличное от стандартного
Сообщено Ильей Богдановым, проверявшим работы в Москве. Следовательно, это либо решение Юлии Гребенниковой, либо Никиты Сопенко.

Разобьем все на группы 1,2,23,26,48. Первое взвешивание: 1+2+23 с 26. Если неравенство, то дальше по стандарту.
Пусть они равны. Тогда второе взвешивание: 1+48 против 23+26.
Варианты:
1 | 2 | 23 | 26 | 48 | Рез-т
--+---+----+----+----+-------
0 } 0 | 0 | 0 | 4 | <
1 } 0 | 0 | 1 | 2 | <
0 } 1 | 0 | 1 | 2 | <
0 } 0 | 1 | 1 | 2 | =
как угодно | 2 | 0 | >
Итого при результате "<" можно сделать вывод о 23 настоящих монетах, при равенстве - о трех, при результате ">" - о 48.

[info]knop wrote:
Mar. 31st, 2010 07:54 am (UTC)
Re: Решение, отличное от стандартного
Как справедливо заметил Илья, это решение модифицируется до групп 1,14,14,29,42,
в которых такие же взвешивания позволяют в худшем случае определить 14 настоящих монет.
[info]raindog_2 wrote:
Mar. 31st, 2010 10:36 am (UTC)
Re: Решение, отличное от стандартного
Вроде бы, это тоже стандартное решение. В смысле, вписывается в мое описание выше, случай N=26, X=23.
[info]knop wrote:
Mar. 31st, 2010 11:34 am (UTC)
Re: Решение, отличное от стандартного
Думаю что да. Но твое решение я "стандартным" не считал.
Стандартное - это когда 1+32+33+34.
[info]raindog_2 wrote:
Mar. 31st, 2010 10:38 am (UTC)
А если бы монет было 200...
Для 200 монет лучшее решение (которое я нашел) - 28 монет. Складывается определенный паттерн :)
[info]knop wrote:
Mar. 31st, 2010 11:36 am (UTC)
Re: А если бы монет было 200...
n/7 (возможно, с каким-то минимальным округлением вниз) ищется при любом достаточно большом числе монет n.
Можно ли увеличить эту долю - вот в чем вопрос
[info]knop wrote:
Jun. 17th, 2010 11:44 am (UTC)
Re: А если бы монет было 200...
Кстати, для 300 монет лучшим результатом будет не 42, а 43.
(Anonymous) wrote:
Oct. 8th, 2011 06:01 pm (UTC)
У фальшивомонетчика есть 40 внешне одинаковых монет, среди которих 2 фальшивые - они легче чем остальные, и весят одинаково. Как с помощью двух взвешиваний гна чашечных весах без гирь отобрать 20 настоящих монет?
[info]knop wrote:
Oct. 8th, 2011 07:49 pm (UTC)
Это другая задача. Найти _много_ настоящих монет при двух фальшивых намного легче, чем найти хотя бы одну при четырех.

Кстати, 20 - не максимум возможного.
( 42 comments — Leave a comment )