ВСОШ по математике На доске написаны не обязательно разные неотрицательные целые числа. Коля вычел из каждого числа 1, затем сложил модули всех получившихся чисел и получил сумму 73 Вася вычел из каждого числа на доске 2, затем сложил модули всех получившихся чисел и получил сумму 74. Наконец Андрей вычел из каждого числа на доске 3, затем сложил модули всех получившихся чисел и получил сумму 95 (каждый осуществлял операции с начальным набором чисел написанным на доске). Сколько двоек было написано на доске?
Обозначим количество неотрицательных целых чисел на доске как n n n, а сами числа как a1,a2,…,an a_1, a_2, \ldots, a_n a1,a2,…,an.
Для Коли, который вычел из каждого числа 1, мы можем записать сумму как: ∣a1−1∣+∣a2−1∣+…+∣an−1∣=73.
|a_1 - 1| + |a_2 - 1| + \ldots + |a_n - 1| = 73. ∣a1−1∣+∣a2−1∣+…+∣an−1∣=73.
Для Васи, который вычел из каждого числа 2, сумма стала: ∣a1−2∣+∣a2−2∣+…+∣an−2∣=74.
|a_1 - 2| + |a_2 - 2| + \ldots + |a_n - 2| = 74. ∣a1−2∣+∣a2−2∣+…+∣an−2∣=74.
Для Андрея, который вычел из каждого числа 3: ∣a1−3∣+∣a2−3∣+…+∣an−3∣=95.
|a_1 - 3| + |a_2 - 3| + \ldots + |a_n - 3| = 95. ∣a1−3∣+∣a2−3∣+…+∣an−3∣=95.
Воспользуемся свойством модулей: ∣x−k∣={k−xamp;если xlt;k 0amp;если x=k x−kamp;если xgt;k
|x - k| = \begin{cases} k - x & \text{если } x < k \ 0 & \text{если } x = k \ x - k & \text{если } x > k \end{cases} ∣x−k∣={k−xamp;еслиxlt;k0amp;еслиx=kx−kamp;еслиxgt;k
В данном контексте, для произвольного k k k разница между суммами сумм S<em>k S<em>{k} S<em>k и S</em>k−1 S</em>{k-1} S</em>k−1 можно выразить как: S<em>k−S</em>k−1=(∣a1−k∣−∣a1−(k−1)∣)+(∣a2−k∣−∣a2−(k−1)∣)+…+(∣an−k∣−∣an−(k−1)∣).
S<em>k - S</em>{k-1} = (|a_1 - k| - |a_1 - (k-1)|) + (|a_2 - k| - |a_2 - (k-1)|) + \ldots + (|a_n - k| - |a_n - (k-1)|). S<em>k−S</em>k−1=(∣a1−k∣−∣a1−(k−1)∣)+(∣a2−k∣−∣a2−(k−1)∣)+…+(∣an−k∣−∣an−(k−1)∣).
∣ai−2∣−∣ai−1∣ |a_i - 2| - |a_i - 1| ∣ai−2∣−∣ai−1∣ даёт либо +1, 0 или -1.∣ai−3∣−∣ai−2∣ |a_i - 3| - |a_i - 2| ∣ai−3∣−∣ai−2∣ даёт либо +1, 0 или -1.
Кроме того, каждое число на доске может быть 0, 1, 2 или 3 и выше, что мы далее рассмотрим.
Согласно разнице, S1 S_1 S1, S2 S_2 S2 и S3 S_3 S3 происходят из арифметических свойств над выбранными числами. Поэтому нам нужно посчитать, сколько двоек на доске.
Обозначим количество нулей как x0 x_0 x0, единиц как x1 x_1 x1, двоек как x2 x_2 x2, и троек как x3 x_3 x3. Дальнейшая интерпретация тогда состоит в следующем:
Обозначим количество неотрицательных целых чисел на доске как n n n, а сами числа как a1,a2,…,an a_1, a_2, \ldots, a_n a1 ,a2 ,…,an .
Для Коли, который вычел из каждого числа 1, мы можем записать сумму как:
∣a1−1∣+∣a2−1∣+…+∣an−1∣=73. |a_1 - 1| + |a_2 - 1| + \ldots + |a_n - 1| = 73.
∣a1 −1∣+∣a2 −1∣+…+∣an −1∣=73.
Для Васи, который вычел из каждого числа 2, сумма стала:
∣a1−2∣+∣a2−2∣+…+∣an−2∣=74. |a_1 - 2| + |a_2 - 2| + \ldots + |a_n - 2| = 74.
∣a1 −2∣+∣a2 −2∣+…+∣an −2∣=74.
Для Андрея, который вычел из каждого числа 3:
∣a1−3∣+∣a2−3∣+…+∣an−3∣=95. |a_1 - 3| + |a_2 - 3| + \ldots + |a_n - 3| = 95.
∣a1 −3∣+∣a2 −3∣+…+∣an −3∣=95.
Теперь введём обозначения для значений этих сумм:
S1=∣a1−1∣+∣a2−1∣+…+∣an−1∣=73 S_1 = |a_1 - 1| + |a_2 - 1| + \ldots + |a_n - 1| = 73 S1 =∣a1 −1∣+∣a2 −1∣+…+∣an −1∣=73S2=∣a1−2∣+∣a2−2∣+…+∣an−2∣=74 S_2 = |a_1 - 2| + |a_2 - 2| + \ldots + |a_n - 2| = 74 S2 =∣a1 −2∣+∣a2 −2∣+…+∣an −2∣=74S3=∣a1−3∣+∣a2−3∣+…+∣an−3∣=95 S_3 = |a_1 - 3| + |a_2 - 3| + \ldots + |a_n - 3| = 95 S3 =∣a1 −3∣+∣a2 −3∣+…+∣an −3∣=95Воспользуемся свойством модулей:
∣x−k∣={k−xamp;если xlt;k 0amp;если x=k x−kamp;если xgt;k |x - k| =
\begin{cases}
k - x & \text{если } x < k \
0 & \text{если } x = k \
x - k & \text{если } x > k
\end{cases}
∣x−k∣={k−x amp;если x lt;k 0 amp;если x=k x−k amp;если x gt;k
В данном контексте, для произвольного k k k разница между суммами сумм S<em>k S<em>{k} S<em>k и S</em>k−1 S</em>{k-1} S</em>k−1 можно выразить как:
S<em>k−S</em>k−1=(∣a1−k∣−∣a1−(k−1)∣)+(∣a2−k∣−∣a2−(k−1)∣)+…+(∣an−k∣−∣an−(k−1)∣). S<em>k - S</em>{k-1} = (|a_1 - k| - |a_1 - (k-1)|) + (|a_2 - k| - |a_2 - (k-1)|) + \ldots + (|a_n - k| - |a_n - (k-1)|).
S<em>k−S</em>k−1=(∣a1 −k∣−∣a1 −(k−1)∣)+(∣a2 −k∣−∣a2 −(k−1)∣)+…+(∣an −k∣−∣an −(k−1)∣).
Сначала разберём выражение для Колиного и Васиного сумм:
S2−S1=(∣a1−2∣−∣a1−1∣)+(∣a2−2∣−∣a2−1∣)+…+(∣an−2∣−∣an−1∣)=1. S_2 - S_1 = (|a_1 - 2| - |a_1 - 1|) + (|a_2 - 2| - |a_2 - 1|) + \ldots + (|a_n - 2| - |a_n - 1|) = 1.
S2 −S1 =(∣a1 −2∣−∣a1 −1∣)+(∣a2 −2∣−∣a2 −1∣)+…+(∣an −2∣−∣an −1∣)=1. Следовательно, у нас есть:
S2−S<em>1=1=∑</em>i=1n(∣ai−2∣−∣ai−1∣). S_2 - S<em>1 = 1 = \sum</em>{i=1}^{n} (|a_i - 2| - |a_i - 1|).
S2 −S<em>1=1=∑</em>i=1n(∣ai −2∣−∣ai −1∣).
Аналогично для Андрея и Васи:
S3−S2=21=(∣a1−3∣−∣a1−2∣)+(∣a2−3∣−∣a2−2∣)+…+(∣an−3∣−∣an−2∣). S_3 - S_2 = 21 = (|a_1 - 3| - |a_1 - 2|) + (|a_2 - 3| - |a_2 - 2|) + \ldots + (|a_n - 3| - |a_n - 2|).
S3 −S2 =21=(∣a1 −3∣−∣a1 −2∣)+(∣a2 −3∣−∣a2 −2∣)+…+(∣an −3∣−∣an −2∣).
Теперь у нас есть две цепочки уравнений:
∣ai−2∣−∣ai−1∣ |a_i - 2| - |a_i - 1| ∣ai −2∣−∣ai −1∣ даёт либо +1, 0 или -1.∣ai−3∣−∣ai−2∣ |a_i - 3| - |a_i - 2| ∣ai −3∣−∣ai −2∣ даёт либо +1, 0 или -1.Кроме того, каждое число на доске может быть 0, 1, 2 или 3 и выше, что мы далее рассмотрим.
Согласно разнице, S1 S_1 S1 , S2 S_2 S2 и S3 S_3 S3 происходят из арифметических свойств над выбранными числами. Поэтому нам нужно посчитать, сколько двоек на доске.
Обозначим количество нулей как x0 x_0 x0 , единиц как x1 x_1 x1 , двоек как x2 x_2 x2 , и троек как x3 x_3 x3 . Дальнейшая интерпретация тогда состоит в следующем:
x0+x1+x2+x3=n x_0 + x_1 + x_2 + x_3 = n x0 +x1 +x2 +x3 =n(x1+2x2+3x3)−(x0+2x1+3x2)=−1 (x_1 + 2x_2 + 3x_3) - (x_0 + 2x_1 + 3x_2) = -1 (x1 +2x2 +3x3 )−(x0 +2x1 +3x2 )=−1(x2+2x3)−(x1+2x2+3x3)=21 (x_2 + 2x_3) - (x_1 + 2x_2 + 3x_3) = 21 (x2 +2x3 )−(x1 +2x2 +3x3 )=21Не забудем учесть изменения сумм.
Решив данные уравнения одновременно, мы получаем следующее значение 10 \boxed{10} 10 за количество двоек на доске.