Условие
В блицтурнире принимали участие 2n + 3 шахматиста. Каждый сыграл с каждым ровно по одному разу. Для турнира был составлен такой график, чтобы игры проводились одна за другой, и чтобы каждый игрок после сыгранной партии отдыхал не менее n игр. Докажите, что один из шахматистов, игравших в первой партии, играл и в последней.
Решение
Назовём шагом шахматиста количество партий между двумя его соседними играми (включая вторую из них). Тогда все шаги не меньше n + 1.
Рассмотрим любые n + 3 последовательные игры g1, ..., gn+3; в них 2n + 6 участников. Заметим, что только три шахматиста могли участвовать в этих партиях дважды. Действительно, это могло произойти только в парах партий (g1, gn+2), (g1, gn+3) и (g2, gn+3), и в каждой паре может быть только один такой участник (иначе два шахматиста сыграют дважды).
Значит, чтобы набралось 2n + 6 участников, для каждой из пар должен найтись шахматист, участвовавший в обеих; все же остальные шахматисты должны участвовать в наших партиях по разу. Мы получили, что шаги шахматистов из партии g1 равны n + 1 и n + 2. Значит, каждый шаг равен либо n + 1, либо n + 2.
Докажем, что найдётся шахматист, все шаги которого равны n + 2. Тогда сумма 2n + 1 его шагов будет равна (n + 2)(2n + 1) = 2n² + 5n + 2. Поскольку всего игр было (2n + 3)(2n + 2) : 2 = 2n² + 5n + 3, это означает, что он участвовал и в первой, и в последней игре.
Предположим противное: пусть каждый шахматист делал шаг
n + 1. Рассмотрим шахматиста
X, который сделал первый такой свой шаг последним; пусть в результате этого шага он встретился с шахматистом
Y в
t-й игре. Тогда
Y делал шаг
n + 1 до этого; пусть последний такой его шаг (до
t-й партии) был из
q-й партии в (
q+
n+1)-ю (см. рис.). Тогда все его последующие шаги (до
t-й партии) были по
n + 2, поэтому
t = q + (
n + 1) +
k(
n + 2). С другой стороны, все предыдущие шаги
X были по
n + 2; поэтому, если он сделал хотя бы
k таких шагов, то за
k + 1 шаг до
t-й партии он участвовал в партии с номером
t – (
n + 1) –
k(
n + 2) =
q; следовательно, он встречался с
Y дважды. Если же
X сделал до
t-й партии менее
k + 1 шага, то его первая партия имела номер, не меньший
t – (
n + 1) – (
k – 1)(
n + 2) =
q + (
n + 2) ≥
n + 3. Этого также не может быть, так как по доказанному все шахматисты участвовали в первых
n + 2 партиях. Противоречие.
Источники и прецеденты использования
|
олимпиада |
Название |
Всероссийская олимпиада по математике |
год |
Год |
2008 |
Этап |
Вариант |
5 |
Класс |
Класс |
11 |
задача |
Номер |
08.5.11.8 |