Πάλι αριθμοί στον πίνακα

Συντονιστές: cretanman, silouan, rek2

Άβαταρ μέλους
Demetres
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 8989
Εγγραφή: Δευ Ιαν 19, 2009 5:16 pm
Τοποθεσία: Λεμεσός/Πύλα
Επικοινωνία:

Πάλι αριθμοί στον πίνακα

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Demetres » Κυρ Οκτ 09, 2016 11:17 pm

Συνέχεια από εδώ. Λίγο πιο δύσκολο γι' αυτό και σε διαφορετικό φάκελο.

Στον πίνακα υπάρχουν γραμμένοι στην σειρά 100 ακέραιοι αριθμοί. Σε κάθε βήμα ο Ανδρέας διαλέγει κάποιους συνεχόμενους αριθμούς (από 1 μέχρι 100) και ο Βασίλης επιλέγει είτε να προσθέσει σε όλους 1 είτε να αφαιρέσει από όλους 1.

Σκοπός του Αντρέα είναι να κάνει τουλάχιστον 98 από αυτούς τους αριθμούς (ταυτοχρόνως) πολλαπλάσια του 4 ενώ σκοπός του Βασίλη είναι να τον αποτρέψει.

Ποιος από τους δύο έχει στρατηγική νίκης;



Λέξεις Κλειδιά:
Άβαταρ μέλους
taratoris
Δημοσιεύσεις: 49
Εγγραφή: Παρ Ιουν 12, 2009 7:11 pm

Re: Πάλι αριθμοί στον πίνακα

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από taratoris » Τετ Οκτ 12, 2016 8:03 am

Θα δείξουμε οτι πάλι ο Αντρέας έχει στατηγική νίκης. Θα αποδείξουμε την εξής πρόταση:

Για κάθε πίνακα A μήκους n \geq 3 ο Αντρέας μπορεί να διαλέξει κινήσεις ώστε να δημιουργήσει σίγουρα ένα απο τα 2 παρακάτω ενδεχόμενα:

(i) Ενδεχόμενο πρώτο: Τουλάχιστον ένα απο τα δύο άκρα του πίνακα είναι πολλαπλάσιο του 4.
(ii) Ενδεχόμενο δεύτερο: Όλα τα στοιχεία εκτός των δύο άκρων του πίνακα είναι πολλαπλάσια του 4.

Βλέπουμε εύκολα οτι τότε συνεπάγεται οτι για κάθε πίνακα μήκους n \geq 3, είναι πάντα εφικτό για τον Αντρέα να κάνει όλα πλην 2 απο τα κελιά του πολλαπλάσια του 4. Ο λόγος είναι ο εξής. Εάν ο Αντρέας δημιουργήσει το δεύτερο ενδεχόμενο τότε όλα τα στοιχεία εκτός ίσως τα δύο άκρα του πίνακα είναι πολλαπλάσια του 4. Αντιθέτως, εάν πραγματοποιήσει το πρώτο ενδεχόμενο τότε μπορεί να προχωρήσει επαγωγικά στον πίνακα που αποτελείται απο όλα τα κελιά του αρχικού πλην του άκρου που έχει γίνει πολλαπλάσιο του 4.

Για να αποτρέψει ο Βασίλης το πρώτο ενδεχόμενο, πρέπει να αποτρέψει την περίπτωση οπου το ένα άκρο του πίνακα ισούται με (1mod4) και το δεύτερο με 3(mod4). Διαφορετικά ο Αντρέας μπορεί να διαλέξει τα κελιά [1:n] (θα χρησιμοποιήσω αυτόν τον συμβολισμό για να συμβολίσω οτι ο Αντρέας επέλεξε τα κελιά ανάμεσα και συμπεριλαμβανομένων του πρώτου και του n-οστού.) Τότε είτε ο Βασίλης προσθέσει είτε αφαιρέσει 1 θα θέσει ένα κελί στο άκρο ως πολλαπλάσιο του 4 και συνεπώς θα δημιουργήσει το πρώτο ενδεχόμενο που θέλει να αποτρέψει.

Θα δείξουμε οτι εάν ο Βασίλης προσπαθήσει να αποτρέψει το πρώτο ενδεχόμενο τότε ο Αντρέας μπορεί να τον υποχρεώσει να δημιουργήσει το δεύτερο ενδεχόμενο. Έστω a,b οι τιμές στα δύο άκρα. Τότε a,b \neq 0 (mod4) και \{a,b\}\neq \{1,3\} (mod4) διαφορετικά θα είμαστε στο πρώτο ενδεχόμενο.

Λήμμα: Μπορούμε να κάνουμε κινήσεις ώστε ακριβώς ένα απο τα δύο άκρα να ισούται με 2(mod4) χωρίς να αλλάξουμε τα ενδιάμεσα κελιά.

Απόδειξη: Εάν (a,b)=(1,1) τότε ο Αντρέας διαλέγει το κελί a και ο Βασίλης πρέπει να προσθέσει 1 στο a διαφορετικά είμαστε στο πρώτο ενδεχόμενο. Όμοια ελέγχονται και οι άλλες περιπτώσεις.

Ας υποθέσουμε λοιπόν δίχως βλάβη της γενικότητας οτι (a,b)=(1,2) (οι υπολοιπες περιπτώσεις λειτουργούν αντίστοιχα με αυτήν).

Ας γράψουμε τον πίνακα A=[a=1,l_2,...,l_{n-1},b=2] όπου l_i \in \{0,1,2,3\}. Τότε η εξής ακολουθία επαναλαμβάνεται l_2 φορές:

(i) Ο Αντρέας επιλέγει τα κελιά [2:n]

(ii) Ο Βασιλης αφαιρεί 1 απο όλα (διαφορετικά (a,b)=(1,3))

(iii) Ο Αντρέας επιλέγει το άκρο b (που τώρα ισούται με 1)

(iv) Ο Βασιλης προσθέτει 1 (διαφορετικά b=0(mod4)).

Συνεπώς μετά απο l_2 επαναλήψεις ο πίνακας έχει την μορφή A=[a=1,0,l'_{3}...,l'_{n-1},b=2]

Στην συνέχεια ο Αντρέας επαναλαμβάνει με τα κελιά [3:n], μετά με [4:n] κ.ο.κ μέχρι [n-1,n]. Έτσι στο τέλος A=[a=1,0,0,...,0,0,b=2] και συνεπώς δημιουργήσαμε το δεύτερο ενδεχόμενο.


Άβαταρ μέλους
Demetres
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 8989
Εγγραφή: Δευ Ιαν 19, 2009 5:16 pm
Τοποθεσία: Λεμεσός/Πύλα
Επικοινωνία:

Re: Πάλι αριθμοί στον πίνακα

#3

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Demetres » Τετ Οκτ 12, 2016 11:31 am

Πολύ ωραία. Η δική μου λύση είναι λίγο διαφορετική:

Λήμμα 1: Έστω a_1,\ldots,a_n οι αριθμοί που είναι γραμμένοι στον πίνακα (με αυτήν την σειρά). Τότε είτε μπορώ να κάνω ένα από τους a_1,a_n πολλαπλάσιο του 4 είτε μπορώ να κάνω όλους τους υπόλοιπους ίσους \mod 4.

Λήμμα 2: Έστω a_1,\ldots,a_n οι αριθμοί που είναι γραμμένοι στον πίνακα (με αυτήν την σειρά). Τότε είτε μπορώ να κάνω ένα από τους a_1,a_n πολλαπλάσιο του 4 είτε μπορώ να κάνω όλους τους υπόλοιπους πολλαπλάσια του 4.

Ασφαλώς αν δείξω το Λήμμα 2, τότε ο Αντρέας κερδίζει. (Είτε επαγωγικά όπως στην απόδειξη του Ταρατόρη αν συμβεί η πρώτη περίπτωση, είτε άμεσα αν συμβεί η δεύτερη.)

Για να δείξω ότι μπορώ να πάω από το Λήμμα 1 στο Λήμμα 2 αρκεί να δείξω ότι αν έχω τρεις αριθμούς b_1,b_2,b_3 τότε μπορώ να κάνω έναν από αυτούς πολλαπλάσιο του 4. [Σκεφτόμαστε ότι ο b_1 αντιστοιχεί στον a_1, ο b_2 στους a_2 \equiv \cdots \equiv a_{n-1} και ο b_3 στον a_n.]

Αυτό είναι σχετικά εύκολο. Αρχικά κάνω τους b_1,b_2 περιττούς και τον b_3 άρτιο. Μπορώ να υποθέσω ότι b_3 \equiv 2 \bmod 4 αφού αλλιώς τελείωσα. Αν b_1 \not \equiv b_2 \bmod 4 τότε ο ένας είναι ισότιμος με 1 \mod 4 και ο άλλος με 3 \mod 4. Αν τώρα ο Αντρέας επιλέξει τους b_1,b_2 τότε ένας από αυτούς σίγουρα θα γίνει πολλαπλάσιο του 4. Μπορούμε λοιπόν να υποθέσουμε ότι και οι δύο είναι ισότιμοι με 1 \mod 4. (Η άλλη περίπτωση είναι παρόμοια.) Επιλέγοντας τους b_2,b_3 για να μην γίνει ο b_2 πολλαπλάσιο του 4 αναγκαστικά ο Βασίλης θα προσθέσει 1 και στους δύο αριθμούς. Τότε όμως έχουμε b_1 \equiv 1 \bmod 4 και b_2 \equiv 3 \bmod 4 οπότε αν ο Αντρέας επιλέξει τους b_1,b_2,b_3 ένας από τους b_1,b_3 θα γίνει πολλαπλάσιο του 4.

Μένει να αποδείξουμε το Λήμμα 1. Θα δείξουμε επαγωγικά το εξής.

Λήμμα 3: Έστω a_1,\ldots,a_n οι αριθμοί που είναι γραμμένοι στον πίνακα (με αυτήν την σειρά) και έστω ότι a_2 \equiv \cdots \equiv a_k \bmod 4 για κάποιο 2 \leqslant k \leqslant n-2. Τότε είτε μπορώ να κάνω ένα από τους a_1,a_n πολλαπλάσιο του 4 είτε μπορώ να πετύχω a_2 \equiv \cdots \equiv a_{k+1} \bmod 4.

Απόδειξη: Ξεκινάω κάνοντας τους a_1 και a_n περιττούς. Μπορώ να υποθέσω πως είναι και οι δύο ισότιμοι αλλιώς μπορώ να κάνω τον ένα πολλαπλάσιο του 4 όπως προηγουμένως. Χωρίς βλάβη της γενικότητας έχω a_1 \equiv a_4 \equiv 1 \bmod 4. Τώρα επιλέγω αν χρειαστεί τον a_{k+1} ώστε να έχει διαφορετική αρτιότητα από τους a_2,\ldots,a_k. Άρα \bmod 4 οι αριθμοί θα είναι μιας από τις δύο πιο κάτω μορφές

(α) 1,\underbrace{a,\ldots,a}_{k-1},a+1,\ast,\ldots,\ast,1

ή

(β) 1,\underbrace{a,\ldots,a}_{k-1},a-1,\ast,\ldots,\ast,1

Στην περίπτωση (α) επιλέγω τους a_1,\ldots,a_k και είτε ο a_1 θα γίνει πολλαπλάσιο του 4 είτε θα έχω a_2 \equiv \cdots \equiv a_{k+1} \bmod 4.

Στην περίπτωση (β) πάλι καταλήγω σε επιθυμητό αποτέλεσμα αν επιλέξω τους a_{k+1},\ldots,a_n.

\rule{500pt}{0.5pt}

Ίσως λίγο δύσκολο για τον Αρχιμήδη που το έβαλα αλλά αρκετά πιο εύκολο από την συνέχεια που βρίσκεται εδώ.


Απάντηση

Επιστροφή σε “Θεωρία Αριθμών - Επίπεδο Αρχιμήδη (Seniors)”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 12 επισκέπτες