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

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#72055

Из n2  лампочек собрали табло n× n.  Каждая лампочка имеет два состояния — включенное и выключенное. При нажатии на произвольную лампочку ее состояние сохраняется, а все лампочки, находящиеся с ней в одной строке или в одном столбце, меняют свое состояние на противоположное. Изначально все лампочки на табло выключены. Петя последовательно нажал на несколько лампочек, в результате чего табло не погасло полностью. Какое наименьшее количество лампочек может гореть на табло?

Источники: СПБГУ-2017, 11.5 (см. olympiada.spbu.ru)

Показать ответ и решение

Назовём реверсированием набора лампочек смену состояния всех лампочек этого набора на противоположное. Отметим два простых факта.

1)  Нажатие на лампочку эквивалентно реверсированию строки и столбца, в которых эта лампочка стоит. Действительно, при таких реверсированиях нажимаемая лампочка меняет своё состояние дважды, то есть не меняет его, а остальные лампочки в той же строке и в том же столбце меняют своё состояние один раз.

2)  При последовательном нажатии нескольких лампочек соответствующие им реверсирования можно производить в любом порядке. Действительно, для любой лампочки число смен её состояний равно суммарному количеству реверсирований строк и столбцов, которым она принадлежит.

Пусть было сделано k  нажатий на лампочки. Припишем i  -й строке и i  -му столбцу соответственно числа pi  и qi,  обозначающие количество их реверсирований. Тогда

 n     n
∑  pi+∑  qi =2k.
i=1   j=1

Мы можем исключить в левой части чётные pi  и qj,  поскольку чётное число реверсирований строк или столбцов не меняет их состояния. После этого левая часть останется чётной. С другой стороны, суммы в левой части будут тогда содержать только нечётные слагаемые. Поэтому число слагаемых в первой сумме (обозначим его через a  ) имеет ту де чётность, что число слагаемых во второй сумме (обозначим его через b  ). Таким образом, мы реверсировали a  различных строк и b  различных столбов, причём a  и b  имеют одинаковую чётность. При этом изменяют своё состояние по сравнению с исходным (то есть включатся) в точности те лампочки, которые стоят в реверсированной строке и нереверсированном столбце или наоборот. Первых лампочек имеется a(n− b),  а вторых b(n − a).  Поэтому в результате будет гореть a(n − b)+b(n− a)  лампочек. Покажем, что a(n− b)+ b(n − a)≥ 2n− 2.  Если b= 0,  то a  чётно и не равно нулю (в противном случае все лампочки будут выключены). Тогда

a(n− b)+b(n− a) =an ≥2n.

Если b= n  , то n− a  чётно и не равно нулю (в противном случае все лампочки будут выключены), откуда

a(n− b)+b(n− a) ≥2n.

Аналогичным образом рассматриваются случаи a= 0  и a= n.  Для дальнейшего заметим, что xy ≥x+ y− 1  для x,y ≥ 1.  Поэтому при 1 ≤a,b≤ n− 1

a(n− b)+ b(n − a)≥ (a+(n− b)− 1)+ (b+ (n− a)− 1)= 2n − 2.

Осталось показать, что можно зажечь ровно 2n − 2  лампочки. Для этого достаточно на погашенном табло нажать один раз на произвольную лампочку.

Ответ:

 2n− 2

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!