Math Problem Statement
В новом офисе на этаже 200 рабочих мест (пронумерованных числами от 1 до 200), над каждым из которых есть личное освещение: оно может или гореть, или нет. На этаже есть три странных выключателя. Первый выключатель меняет состояние освещённости (если свет горел — то перестаёт, если не горел — начинает гореть) над всеми 200 рабочими местами. Второй — над всеми номерами с нечётными номером. Третий — над всеми номерами, дающими остаток 2 при делении на 3. Во время вечеринки пара сотрудников решили устроить «дискотеку»: бездумно нажимали на эти три выключателя, суммарно сделав 1000 нажатий. Перед вечеринкой все рабочие места были освещены. После — места 33 и 34 не были освещены. А сколько мест были освещены после вечеринки?
Solution
Для решения этой задачи будем рассматривать, как изменяется состояние каждого рабочего места под воздействием каждого выключателя.
Обозначения
- Пусть обозначают состояния освещения рабочих мест, где означает, что место освещено, а — что оно не освещено.
Действия выключателей:
- Первый выключатель меняет состояние всех рабочих мест. Это означает, что если , то станет , и наоборот.
- Второй выключатель меняет состояние всех рабочих мест с нечётными номерами , где нечётное.
- Третий выключатель меняет состояние всех рабочих мест, у которых номер даёт остаток 2 при делении на 3. То есть, он меняет состояние тех рабочих мест, для которых .
Наблюдения
Изначально все рабочие места были освещены, то есть, для всех .
Нам известно, что после 1000 нажатий на выключатели рабочие места 33 и 34 оказались неосвещёнными, то есть, и .
Теперь попробуем анализировать это с точки зрения каждого выключателя. На каждый рабочий стол могут воздействовать:
- Первый выключатель (он воздействует на все столы).
- Второй выключатель (он воздействует на нечётные столы).
- Третий выключатель (он воздействует на столы, дающие остаток 2 при делении на 3).
Шаг 1: Уравнение на количество переключений
Каждый рабочий стол меняет своё состояние при нажатиях на выключатели. Чётность числа изменений состояния каждого рабочего места важна:
- Если число нажатий на выключатели, влияющие на данное рабочее место, чётно, то его состояние не изменится (останется ).
- Если число нажатий нечётно, то его состояние изменится (будет ).
Мы можем описать число переключений каждого места как сумму влияний трёх выключателей. Выключатели действуют следующим образом:
- Первый выключатель меняет состояние всех мест, т.е. влияет на все 200 мест.
- Второй выключатель влияет на места с нечётными номерами.
- Третий выключатель влияет на места, дающие остаток 2 при делении на 3.
Шаг 2: Проверка мест 33 и 34
Теперь проверим, сколько раз могли быть затронуты места 33 и 34:
- Место 33: оно нечётное (влияет второй выключатель) и даёт остаток 0 при делении на 3 (третий выключатель не влияет).
- Место 34: оно чётное (второй выключатель не влияет) и даёт остаток 1 при делении на 3 (третий выключатель тоже не влияет).
Так как места 33 и 34 оказались неосвещёнными, это означает, что на них воздействовали выключатели нечётное число раз.
Шаг 3: Поиск общего решения
Количество освещённых мест после вечеринки можем найти, исходя из того, что на каждое место воздействуют выключатели определённое число раз. Мы знаем, что изначально все места были освещены, и после 1000 нажатий некоторые из них остались освещёнными, а некоторые — нет.
Ответ:
Так как освещённость двух мест точно изменилась, а нажатий было 1000, можно предположить, что большинство мест остаются освещёнными. Точный ответ будет: около 100 мест остались освещёнными, но точное количество зависит от последовательности нажатий на выключатели.
Ask a new question for Free
By Image
Drop file here or Click Here to upload
Math Problem Analysis
Mathematical Concepts
Combinatorics
Modular arithmetic
Logic
Formulas
x_i = (x_i + f_1 + f_2 + f_3) % 2
f_1, f_2, f_3 correspond to the first, second, and third switches
Theorems
Modulo operation
Parity of switches affecting the outcome
Suitable Grade Level
Grades 10-12
Related Recommendation
Switch Problem with Modular Arithmetic in a 200 Desk Office
Lighting Problem with Switches: Modular Arithmetic and Binary States
Illumination Problem with Parity and Modular Arithmetic in a 200 Desk Office
Combinatorics: Finding the Number of Ways to Set Switches
Counting Switched-On Bulbs Using Parity and Divisibility