Перейти к содержанию

На окружности в случайном порядке были расположены натуральные числа от 1 до 13

На окружности в случайном порядке были расположены натуральные числа от $1$ до $13$. Над каждой парой соседних чисел написали модуль их разности, после чего исходные числа стёрли.

а) Могла ли сумма оставшихся чисел равняться $30$?

б) Могла ли сумма оставшихся чисел равняться $14$?

в) Найдите наибольшее возможное значение суммы оставшихся чисел.


а) Да, могла. Пусть числа записаны в следующем порядке (считая по часовой стрелке): $1; 2; 5; 3; 4; 6; 7; 8; 13; 12; 11; 9; 10$. Сумма модулей рассматриваемых разностей равна 30.

б) Нет, не могла. Предположим противное. Модуль каждой разности — натуральное число, причём всего выписано 13 модулей разности. Их сумма равна 14, если одна из этих разностей равна 2, а 12 других равна 1. Это означает, что соседними с числом 1 могут быть только числа 2 и 3, при этом |3 — 1| = 2, то есть оставшиеся модули разностей должны равняться 1. Но тогда числа 2 и 3 не могут быть соседними. Значит вторым соседним числом с числом 2 будет число a ≥ 4. Но тогда |a-2| ≥ 2.Изначит, сумма всех модулей разности не меньше, чем |3-1|+|a-2|+11 ≥ 15. Получили противоречие. Следовательно, требуемое не возможно.

в) Пусть изначально на доске были выписаны числа в следующем порядке по часовой стрелке: $a_1, a_2, . . . , a_13$, где каждое $a_k$ — одно из натуральных чисел от 1 до 13. Заметим, что $|a_1 — a_2| + |a_2 — a_3| + |a_3 — a_4| + … + |a_12 — a_13| + |a_13 — a_1| = (x_1+x_2+x_3+…+x_13)-(y_1+y_2+y_3+… y_13)$. Каждый модуль $|a_i-a_{i+1}|$ (i = 1, 2, . . . 13) представлен в виде $x_i -y_i$, где $x_i$ — большее из чисел $a_i$ и $a_{i+1}$, $y_i$ — меньшее из них. Аналогично, $|a_{13} -a_1| = x_{13} -y_{13}$. Каждое $a_k$ встречается среди чисел $x_1, x_2, . . . , x_{13}, y_1, y_2, . . . , y_{13}$ ровно 2 раза. Тогда $x_1+x_2+x_3+…+x_{13} ≤ 2·13+2·12+2·11+2·10+2·9+2·8+7 = 133$, а $y_1+y_2+y_3+…+y_{13} ≥ 2·1+2·2+2·3+2·4+2·5+2·6+7 = 49$. Отсюда $(x_1 + x_2 + x_3 + … + x_{13}) — (y_1 + y_2 + y_3 + … + y_{13}) ≤ 133 — 49 = 84$, то есть сумма записанных модулей разностей не превышает 84. Приведём пример, в котором указанная сумма равна 84. Пусть на доске изначально числа в следующем порядке (по часовой стрелке): $1; 13; 2; 12; 3; 11; 4; 10; 5; 9; 6; 8; 7.$

Тогда $|1-13|+|13-2|+|2-12|+|12-3|+|3-11|+|11-4|+|4-10|+ +|10 — 5| + |5 — 9| + |9 — 6| + |6 — 8| + |8 — 7| + |7 — 1| = 84$.

Ответ: а)да; б)нет; в)84