Круглый стол

У короля Артура за круглым столом сидит чётное число рыцарей. Когда за окном проходит королева Гвиневра, они все бросаются к окну, а потом снова рассаживаются, но в другом, случайном порядке. Доказать, что найдутся два рыцаря, расстояние между которыми не изменится.

Решение

Пусть все попарные расстояния между рыцарями после пересадки изменились, обозначим число рыцарей — n. Будем считать, что каждый рыцарь не бросается к окну, а просто проходит вокруг стола против часовой стрелки и садится на k_i кресло, считая от своего. Легко видеть, что все числа k_i разные и принимают значения от 0 до n-1.

Попросим теперь рыцарей пересаживаться по одному. То есть, первый рыцарь встаёт и садится на k_i кресло, считая от своего, выгоняя того, кто там сидел. Тот, в свою очередь идёт дальше и т.д. Этот процесс может кончиться только тогда, когда кто-нибудь сядет в пустое кресло первого, завершив цикл. Сумма всех k_i в цикле будет делитьса на n. Всё перемещение рыцарей сведётся к некоторому числу таких циклов и, значит, общая сумма всех k_i должна делиться на n. С другой стороны она равна 0 + 1 + 2 + ... + (n-1) = (n-1) * n / 2. Значит (n-1) / 2 — число целое, а nнечётное.

Пирамида и гриб

Есть пирамида в основании которой лежит выпуклый многоугольник. В какой-то точке внутри этого многоугольника вырос гриб. Пирамиду разрезали по боковым рёбрам и все боковые треугольные грани, всё ещё прикреплённые на петлях к основанию, побросали вниз, внутрь многоугольника. Доказать, что гриб обязательно будет накрыт.

Решение

Начнём надувать мыльный пузырь в виде шара, который касается плоскости основания пирамиды в точке, где вырос гриб. Этот растущий шар рано или поздно коснётся изнутри одной из боковых граней пирамиды. Легко видеть, что точка касания накроет гриб, когда боковая грань упадет вниз.

Радиус шара

Есть деревянный шар, бумага, циркуль и линейка. Надо построить на бумаге отрезок, равный радиусу шара. На бумаге можно использовать циркуль и линейку, а на шаре — только циркуль.

Решение

Нарисуем на шаре циркулем произвольную окружность с центром в точке O. Меньшим раствором циркуля нарисуем другую окружность с центром O_1, на окружности O. И с таким же радиусом третью окружность с центром O_2 в точке пересечения двух первых окружностей.

Rendered by QuickLaTeX.com

Легко видеть, что точки O, A и B лежат на окружности большого круга шара. Померяем циркулем попарно расстояния между ними и нарисуем на бумаге треугольник с такими сторонами. Окружность, описанная около этого треугольника будет иметь радиус равный радиусу шара.

Тюрьма и выключатель

Несколько человек посадили в тюрьму и рассадили по одиночным камерам. Их по одному, в тайне от остальных водят в камеру пыток, где расположен только один выключатель, имеющий два положения: «Включено» и «Выключено». Каждый из них может либо переключить выключатель, либо не трогать его. Порядок, в котором их водят в камеру, совершенно произволен, зависит только от тюремного начальства и единственное гарантированное условие — то, что любой из заключённых в конце концов окажется в камере сколь угодно большое число раз.

В любой момент любой из них может объявить «Стоп». При этом, если окажется, что каждый из группы заключённых уже побывал в камере пыток их всех отпускают, если нет — всех казнят. Как им надо договориться, чтобы гарантированно выйти на свободу?

Решение

Им надо выбрать капитана. Капитан, когда попадает в камеру пыток и видит выключатель в положении «Включено» выключает его, а иначе не трогает. Каждый из остальных переводит выключатель в положение «Включено» при первой возможности, но только два раза, а больше его не трогает. Капитану нужно насчитать 2(n - 1) - 1 включений, чтобы быть уверенным, что все его товарищи там побывали хотя бы по одному разу, не зависимо от начального положения выключателя.

Три миссионера и три дикаря

Три миссионера и три дикаря-носильщика подошли к берегу реки. У них есть только одна лодка, которая вмещает двоих. Дикари слушаются миссионеров во всём, даже когда остаются одни. Но, если их число в любом месте оказывается больше числа миссионеров, есть опасность, что они могут взбунтоваться и съесть своих хозяев. Как переправиться?

Решение

\rightrightarrows миссионер + дикарь
\leftarrow миссионер
\rightrightarrows 2 дикаря
\leftarrow дикарь
\rightrightarrows 2 миссионера
\leftleftarrows миссионер + дикарь
\rightrightarrows 2 миссионера
\leftarrow дикарь
\rightrightarrows 2 дикаря
\leftarrow дикарь
\rightrightarrows 2 дикаря