Тема Логика

Рассуждения от противного

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела логика
Решаем задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#78902

Петя расставил числа от 1  до 2000  в ряд. Вася выписал 2000  сумм нескольких первых чисел (одного, первых двух, первых трех, …, всех 2000  ). Докажите, что среди остатков от деления Васиных сумм на 2001  найдется хотя бы 44  различных.

Показать доказательство

Допустим, различных остатков не больше 43.  Тогда, так как 2000∕43> 46,  найдется хотя бы 47  одинаковых остатков. Пусть это остатки сумм s1 <s2 < ...< s47.  Но тогда различны 46  остатка сумм, получаемых удалением наибольших слагаемых из сумм s2,...,s47.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 2#67766

Каждое натуральное число покрасили в один из трёх цветов: красный, синий или зелёный, причём все 3 цвета встречаются. Может ли оказаться так, что сумма любых двух чисел разных цветов является числом оставшегося цвета?

Источники: Высшая проба - 2023, 11.1 (см. olymp.hse.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Если ответ да, то как доказать, что такое возможно? Привести пример раскраски... Вроде как сходу такую раскраску придумать не получается. Может тогда воспользоваться методом от противного...

Подсказка 2

Пускай такая раскраска существует. Разумно было бы посмотреть на подряд идущие числа: ведь если они разного цвета, то их разность обязана быть покрашена в оставшийся цвет. А их разность это всегда 1

Подсказка 3

Возьмем числа 1 и n такие, что их цвета не совпадают. Тогда числа 1, n и n+1 покрашены в три различных цвета. Может попробовать пойти дальше и посмотреть на n+2? Какой же цвет имеет n+2=1+(n+1)? А n+3=1+(n+2)?

Подсказка 4

Получается, что n+2 имеет цвет числа n, а n+3 имеет цвет числа n+1. Похоже, что мы больше никогда не увидим число, цвет которого совпадает с цветом числа 1:( А может ли быть такое?

Подсказка 5

Такого, конечно же, не может быть: достаточно просто посмотреть на цвет числа 2n+1=n+(n+1)

Показать ответ и решение

Пойдём от противного, предположим, что такое возможно. Без ограничения общности можно считать, что число 1 покрашено в красный. Выберем произвольное число x,  покрашенное в синий. Заметим, что тогда x +1  должно быть зелёного цвета, (x +1)+ 1= x+ 2  — синего, (x+ 2)+ 1= x+ 3  — зелёного и т.д. Таким образом, все числа, большие x,  покрашены в синий или зелёный цвет. С другой стороны, так как x  покрашен в синий цвет, a x +1  — в зелёный, то число (x+ 1)+x =2x+ 1  должно быть покрашено в красный цвет, противоречие. Значит, такое невозможно.

Ответ: нет

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 3#70384

Вершины правильного 11-угольника раскрашены в 2 цвета: красный и синий. Может ли оказаться так, что для каждой вершины A  этого 11-угольника найдутся такие красные вершины B  и C,  а также синие вершины D  и E,  что выполняются равенства AB = AC  и AD = AE?

Источники: САММАТ-2023, 11.8 (см. sammat.samgtu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

В задаче как-будто бы слишком многого хотят от картинки. Вот прямо она вся такая симметричная и для каждой вершины найдется две пары точек, которые от нее равно еще и равноудалены. Прямо очень сильное требование, даже слишком. Подумаем, с чем могут быть проблемы. Как минимум, с количеством точек одного из цветов, так как пар отрезков одноцветных должны быть хотя бы 11.

Подсказка 2

Тогда, если мы предполагаем, что у нас будет противоречие с количеством пар вершин, то удобно будет рассмотреть цвет, вершин которого, меньше. Пусть, это красный, тогда его вершин не более чем 5, а значит отрезков между ними, не более 10 (полный граф на 5 вершинах). Ого, а что тогда можно увидеть, если подумать о том, как связаны «красный» отрезок и точка, которая равноудалена от его концов?

Подсказка 3

Тогда можно увидеть противоречие. Потому что каждому отрезку между красными вершинами сопоставляется ровно одна точка, которая от них равноудалена (в силу того, что кол-во вершин нечетно). Значит, у нас есть не более 10 отрезков и 11 точек, к каждой из которых должен сопоставлять отрезок. Пришли к противоречию.

Показать ответ и решение

Пусть такая ситуация возможна. Заметим, что вершин какого-то цвета, например, красного, не больше 5. Тогда количество отрезков, у которых оба конца красного цвета, не больше 5⋅4
 2  =10.

С другой стороны, для каждой вершины A  11-угольника найдутся такие вершины B  и C  красного цвета, что AB = AC.  Заметим, что точка A  лежит на серединном перпендикуляре к отрезку BC  и никакая другая вершина 11-угольника на этом перпендикуляре не лежит. Значит, количество отрезков с концами в вершинах красного цвета должно быть не меньше количества вершин, т.е. 11. Противоречие для вершин с общими красными концами. В силу «симметрии» задачи аналогичные рассуждения можно выполнить и для отрезков с обоими синими концами.

Ответ: нет

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 4#73177

По кругу стоят семь человек. У каждого из них на лбу написано натуральное число. Каждый из них сказал, насколько отличаются числа его соседей. Среди ответов прозвучали числа 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Докажите, что кто-то сказал неправду.

Источники: Лига Открытий - 2023

Показать доказательство

Пронумеруем людей по кругу числами 1,2,3,4,5,6,7  . Теперь расположим их по кругу в последовательности 1,3,5,7,2,4,6  . Заметим, что разности между числами соседей в этом кругу равны 2,3,4,5,6,7,8  в некотором порядке. Пойдем от человека с номером 1 по этому кругу, каждый раз мы либо уменьшаем либо увеличиваем число на лбу на одну из разностей. Тогда через семь шагов суммарно мы должны сместиться на 0. Но среди смещений ровно три были на нечетное число, значит, мы три раза сменили четность. Противоречие. Значит, кто-то сказал неправду.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 5#33177

На факультет Гриффиндор поступили 13  первокурсников. Докажите, что хотя бы двое из них родились в один месяц.

Показать ответ и решение

Способ 1. Предположим, что никакие двое не родились в один месяц. Тогда все 13  человек родились в разные месяцы, значит, всего должно существовать хотя бы 13  месяцев. Но месяцев всего 12  , противоречие. Значит, какие-то двое первокурсников родились в один месяц.

Способ 2. Вновь предположим противное, то есть что никакие двое не родились в один месяц. Всего месяцев 12  . Если в каждый месяц родилось не более одного первокурсника, то всего первокурсников не больше, чем месяцев, то есть не больше 12  . Но по условию их 13  , противоречие. Значит, все-таки какие-то двое первокурсников родились в один месяц.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 6#33178

Гарри выложил по кругу 25  шариков двух цветов: синего и красного. Докажите, что какие-то два соседних шарика одного цвета.

Показать ответ и решение

Пронумеруем места, на которых лежат шарики, номерами от 1  до 25  . Предположим, что любые два соседних шарика разного цвета. Тогда цвета чередуются, и расстановка такая: …-К-С-К-С-…Таким образом, все шарики на нечетных местах одного цвета, а на четных другого. Но шарики с номерами 1  и 25  тогда одного цвета, и они лежат рядом, противоречие. Таким образом, какие-то два одноцветных шарика все-таки лежат рядом.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 7#33179

За круглым обеденным столом факультета Когтевран сидит 100  человек. Известно, что мальчиков среди них 51  . Докажите, что какие-то два мальчика сидят друг напротив друга.

Показать ответ и решение

Предположим, что никакие двое мальчиков не сидят друг напротив друга. Тогда напротив каждого мальчика сидит девочка. Значит, девочек хотя бы столько же, сколько мальчиков, то есть 51  . В сумме получается хотя бы 51 +51= 102  ученика, но по условию их всего 100  . Мы получили противоречие, таким образом, наше предположение неверно, и какие-то двое мальчиков все-таки сидят друг напротив друга.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 8#33180

В Хогвартсе учится больше 400  волшебников. Докажите, что какие-то двое родились в один день.

Показать ответ и решение

Предположим, что никакие двое школьников не родились в один день. Тогда в каждый день родилось не больше одного школьника, значит, школьников не больше, чем дней, то есть 366  . Но по условию в Хогвартсе учится больше 400  человек, противоречие. Значит, какие-то двое школьников все-таки родились в один день.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 9#33181

В Хогвартс поступают 9  юных волшебниц. Профессор прорицаний Трелони предсказывает, что какие-то трое из них попадут на один факультет. Обязательно ли сбудется предсказание Трелони? Напомним, что в Хогвартсе 4  факультета.

Показать ответ и решение

Предположим противное, то есть что никакие три девочки не окажутся на одном факультете. Тогда на каждом факультете окажется не более 2  волшебниц. Но тогда всего девочек не больше 2⋅4= 8  , а по условию их 9  . Мы пришли к противоречию, значит, какие-то три волшебницы все-таки окажутся на одном факультете.

Ответ: Да, сбудется

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 10#33182

Рон поставил на шахматную доску 8× 8  девять ладей. Докажите, что какие-то две ладьи бьют друг друга.

Показать ответ и решение

Предположим противное, то есть что никакие две ладьи не бьют друг друга. Тогда никакие две ладьи не стоят в одной строке. Всего строк 8  , и в каждой из них стоит не больше одной ладьи. Тогда всего ладей не больше, чем строк, то есть не больше 8  . Но по условию ладей    9  , противоречие. Значит, какие-то две ладьи все-таки бьют друг друга.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 11#33183

В лаборатории профессора Снейпа хранятся 5  безоаров, 7  аконитов и 3  лунных камня. Гарри Поттер стащил 11  предметов. Докажите, что у профессора Снейпа пропал хотя бы один безоар.

Показать ответ и решение

Предположим, что все безоары остались нетронуты. Тогда Гарри Поттер мог взять только акониты и лунные камни. В сумме тех и других 7+ 3= 10  , что меньше, чем количество предметов, которые стащил Гарри. Мы получили противоречие, значит, хотя бы один безоар точно пропал.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 12#33184

Напомним, что в лаборатории профессора Снейпа хранились 5  безоаров, 7  аконитов и 3  лунных камня, но не так давно Гарри Поттер стащил 11  предметов. Докажите, что в лаборатории профессора Снейпа есть по прежнему два одинаковых предмета.

Показать ответ и решение

У профессора Снейпа было 5+ 7+ 3= 15  предметов, а осталось 15− 11= 4  предмета. Предположим, что в лаборатории профессора Снейпа не осталось одинаковых предметов. Тогда у него не больше одного безоара, не больше одного аконита и не больше одного лунного камня. В сумме получается не больше трех предметов. Но как мы посчитали выше, у него осталось 4  предмета, противоречие. Значит, хотя бы два одинаковых предмета у профессора точно остались.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 13#33185

На доске написано 11  натуральных чисел. Докажите, что разность между какими-то двумя делится на 10  .

Показать ответ и решение

Отметим сначала, что для того, чтобы разность между двумя числами делилась на 10  , их последние цифры должны совпадать. Предположим, что никакая разность между написанными на доске числами не делится на 10  . Тогда и последние цифры любых двух написанных чисел различны. Поэтому числа оканчиваются на 11  разных цифр. Но цифр всего 10  , поэтому такое невозможно. Значит, разность между какими-то двумя числами все же делится на 10  .

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 14#33186

Во время учебной дуэли каждый из 10  первокурсников колдовал заклинания в сторону пятерых товарищей, все из которых достигли цели. Докажите, что какие-то два первокурсника попали заклинаниями друг в друга.

Показать ответ и решение

Предположим, что никакие двое не попали друг в друга. Тогда всего было выпущено 50  заклинаний. С другой стороны, в каждого первокурсника могли попасть только 4  других первокурсника, в которых он не колдовал. Поэтому выпущенных заклинаний не больше 4⋅10= 40  . Получилось противоречие, значит, какие-то двое первокурсников все же попали заклинаниями друг в друга.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 15#33187

Рон поставил на шахматную доску 8× 8  51  ладью. Докажите, что каждая ладья бьет какую-то другую.

Показать ответ и решение

Предположим, что нашлась ладья, которая не бьет никакую другую. Тогда в ее строке и ее столбце не может быть других ладей. Таким образом, в строке с этой ладьей 7  пустых клеток, и столько же пустых клеток в том же столбце. Всего на доске хотя бы 7+7 =14  пустых клеток. С другой стороны, по условию пустых клеток 64− 51 =13  . Мы пришли к противоречию, значит, каждая ладья бьет какую-то другую.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 16#33914

В ряд стоят 10  инопланетян разного роста. Лосяш выбрал каких-то трех, стоящих подряд, и самому высокому из них дал банан. Бараш тоже выбрал каких-то трех, стоящих подряд, и самому низкому дал банан. Могли ли оба банана достаться одному и тому же инопланетянину?

Показать ответ и решение

Предположим, что какому-то инопланетянину Z  достались сразу три банана. Тогда он получил по банану и от Лосяша, и от Бараша, и от Пина.

Заметим, что тройки людей, которых выбирали Лосяш и Бараш, пересекались только по инопланетянину Z  . Действительно, пусть есть еще какой-то инопланетянин A  , которого выбирал и Лосяш, и Бараш. Тогда либо он выше, чем Z  , и Лосяш дал бы банан A  , а не  Z  , либо A  ниже, чем Z  , и тогда Бараш дал бы банан A  , а не Z  .

Тогда, раз тройки соседей пересекаются только по одному инопланетянину Z  , то и Бараш, и Лосяш выбирали по инопланетянину, который стоит от Z  через одного, причем они выбрали разных людей. Другими словами, картинка выглядит так:

...X Y Z S T...,

и кто-то выбрал X  , Y  , Z  , а кто-то Z  , S  , T  .

Рассмотрим два случая. Первый случай, когда тройку X  , Y  , Z  выбрал Лосяш. Тогда инопланетянин X  ниже, чем Z  . В этом случае тройку Z  , S  , T  выбрал Бараш, и тогда Z  ниже, чем T  .

Второй случай, когда тройку X  , Y  , Z  выбрал Бараш. Тогда инопланетянин X  выше, чем Z  , а инопланетянин Z  выше, чем  T  , так как тройку Z  , S  , T  выбрал Лосяш, и в этой тройке Z  самый высокий.

Заметим, что в обоих случаях мы получили, что кто-то из инопланетян X  и T  выше, чем Z  , а кто-то ниже.

Если Z  досталось три банана, то ему достался банан и от Пина. Тогда в пятерку, выбираемую Пином, входили и инопланетянин X  , и инопланетянин T  . Но как мы выяснили выше, один из них выше Z  , а другой ниже. Значит, в этой пятерке Z  не является ни самым высоким, ни самым низким. Тогда ему не мог достаться банан. Мы пришли к противоречию, значит, никому из инопланетян не могли достаться сразу три банана.

Ответ: Нет, не мог

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 17#88718

В вершинах куба расставлены числа 1,2,3,4,5,6,7,8  (по одному числу в вершине). Докажите, что есть ребро, числа на концах которого отличаются хотя бы на 4.

Показать доказательство

Предположим противное. Понятно, что в соседних вершинах с восьмёркой стоят числа 5,6,7  в некотором порядке. Единица не может стоять рядом с 5,6,7,  значит она стоит в вершине, противоположной вершине с восьмёркой. Двойка должна стоять рядом с единицей, но тогда она обязательно стоит по соседству с 6  или 7,  противоречие.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 18#95560

У Ослика Иа-Иа есть пять горшочков, пронумерованных числами от 1  до 5,  и пять лопнувших шариков, также пронумерованных числами от 1  до 5.  Изначально шарики лежат в горшочках по одному в некотором порядке. За один ход Иа-Иа может поменять местами два лопнувших шарика. Если номера горшочка и шарика совпадают, то Иа-Иа получает количество хвостиков, равное этому номеру. Может ли Ослик Иа-Иа совершить 10  ходов так, чтобы на каждом следующем ходу, начиная со второго, получать больше хвостиков, чем на предыдущем?

Источники: Лига открытий - 2018

Показать ответ и решение

Предположим, что он сможет. За один ход он сможет получить от 0  до 9  хвостиков. Следовательно, на девятый и десятый ход он должен получить 8  и 9  хвостиков соответственно. Оба эти количества можно получить только перекладывая шарик с номером пять в горшок с номером пять. Но два хода подряд мы не можем этого делать.

Ответ:

Нет, не сможет

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 19#99841

У Димы есть 49  стандартных игральных кубиков, на гранях которых написаны числа от 1  до 6.  Дима кинул кубики, сосчитал сумму выпавших чисел и захотел изменить ее. Для этого он хочет повернуть некоторые из кубиков другой гранью вверх. Всегда ли Дима сможет изменить сумму на 125?

Источники: Лига открытий - 2018

Показать ответ и решение

Предположим, что у Димы выпали 24  кубика с числом 3  и 25  кубиков с числом 4.  Тогда сумма всех выпавших чисел равна 172.  Минимальная сумма, которую Дима может получить, равна 49,  а максимальная 294.  Заметим, что 172 − 49< 125  и 294− 172<125,  поэтому сумму, отличающуюся от 172  на 125,  получить нельзя.

Ответ:

Нет, не всегда

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 20#99953

Среди трёх Маш, трёх Ань и двух Даш четыре блондинки и четыре брюнетки. Может ли оказаться так, что у каждой девочки в этой компании есть хотя бы одна тёзка с тем же цветом волос?

Источники: Лига открытий - 2018

Показать ответ и решение

Чтобы у всех трех Маш были одноцветные тезки, они должны быть все одного цвета, аналогично все три Ани тоже должны быть одного цвета. Тогда Даши будут разного цвета.

Ответ:

Нет, не может

Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!