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

Задача требует рассмотреть изменение состояния лампочек под воздействием трёх выключателей, которые воздействуют на наборы лампочек в зависимости от их номера. Важные факты:

  • Первоначально все лампочки включены.
  • Первый выключатель меняет состояние всех лампочек.
  • Второй выключатель меняет состояние лампочек с нечётными номерами.
  • Третий выключатель меняет состояние лампочек с номерами, которые дают остаток 2 при делении на 3.

Обозначим состояние лампочек как последовательность чисел: 1 означает, что лампочка горит, 0 — не горит.

Математическая модель

Пусть состояние лампочек кодируется в виде бинарного массива длиной 200, где каждая лампочка может находиться в состоянии 1 или 0. Применение каждого из выключателей изменяет состояния лампочек, соответствующих следующим наборам:

  • Первый выключатель меняет состояние всех лампочек.
  • Второй выключатель меняет состояние лампочек с номерами ii, для которых ii нечётно.
  • Третий выключатель меняет состояние лампочек с номерами ii, для которых i2(mod3)i \equiv 2 \pmod{3}.

Исходное состояние всех лампочек xi=1x_i = 1 для всех ii, потому что изначально все лампочки были включены.

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Binary Operations
Modular Arithmetic
Set Theory

Formulas

Switching operation formula: x_i = 1 (on) or x_i = 0 (off)
Modular operation for set selection: i ≡ 2 (mod 3)

Theorems

Modulo theorem for determining divisibility
Binary state flipping

Suitable Grade Level

Grades 9-12