В десяти коробках лежат шары, во всех - разные количества. Известно, что любую коробку можно убрать, а шары из нее переложить в оставшиеся коробки так, что шаров в них станет поровну. Какое наименьшее число шаров могло быть в той коробке, где их было больше всего?
Математика 11 класс Комбинаторика
Для решения этой задачи давайте обозначим количество шаров в коробках как a1, a2, a3, ..., a10, где a1 - количество шаров в первой коробке, a2 - во второй и так далее. Предположим, что в одной из коробок, скажем, в коробке i, находится максимальное количество шаров, то есть a_i.
Сначала определим общее количество шаров во всех коробках:
Общее количество шаров:S = a1 + a2 + a3 + ... + a10
Когда мы убираем коробку i и перекладываем шары из неё в оставшиеся 9 коробок, количество шаров в этих коробках должно стать одинаковым. Обозначим количество шаров в каждой из оставшихся коробок после перераспределения как x. Тогда:
Уравнение для равного распределения:9x = S - a_i
Из этого уравнения мы можем выразить x:
x = (S - a_i) / 9
Для того чтобы x было целым числом, необходимо, чтобы S - a_i делилось на 9. Это означает:
Условие делимости:S - a_i ≡ 0 (mod 9)
Теперь, чтобы минимизировать a_i, рассмотрим, что S - a_i должно быть минимально возможным, при этом S должно быть больше a_i. Поскольку a_i - это максимальное количество шаров в одной коробке, давайте обозначим его как m. Таким образом, у нас есть:
Условие для a_i:Подставив m в уравнение, получаем:
S = m + (a1 + a2 + ... + a10 - m) = m + k, где k - сумма шаров в остальных коробках.
С учетом того, что S - m должно делиться на 9, мы можем записать:
k = S - m ≡ 0 (mod 9)
Таким образом, мы хотим минимизировать m, учитывая, что сумма k должна быть кратной 9. Для этого давайте рассмотрим, что минимальная сумма 9 шаров (например, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) будет равна 45. Если m = 9, то:
S = 45 + m = 45 + 9 = 54
Теперь проверим, выполняется ли условие делимости:
S - m = 54 - 9 = 45, а 45 делится на 9.
Таким образом, минимальное количество шаров в коробке, где их больше всего, равно 9.
Ответ: Наименьшее количество шаров в коробке, где их было больше всего, равно 9.