Упростив, таким образом, условия, мы видим, что сумма является большей из двух величин.
Задача 4.6
Чему равны все положительные целочисленные значения переменной n, для которой дробь также является целым числом?
Обычный подход
Первой реакцией на эту задачу является попытка подставить разные значения n и посмотреть, какой результат будет целым числом. Например, если принять n = 4, мы получим т. е. целое число. Хотя такой подход и позволяет выявить некоторые значения n, очень трудно сказать, все ли значения найдены. В результате обычно получается неполный ответ.
Образцовое решение
Воспользуемся стратегией принятия другой точки зрения. Для начала выполним деление:
Чтобы эта величина была целым числом, n — 3 должно быть пропорционально 36. Делителями для числа 36 являются 1, 2, 3, 4, 6, 9, 12, 18 и 36. Таким образом:
Значения n, при которых является целым числом, равны 4, 5, 6, 7, 9, 12, 15, 21 и 39.
Задача 4.7
Каждый из 10 придворных ювелиров дает королевскому советнику г-ну Саксу стопку золотых монет. В каждой стопке находится 10 монет. Полноценные монеты весят 1 унцию. Однако в одной из стопок находятся «неполновесные» монеты, каждая из которых весит на 0,1 унции меньше. Г-н Сакс хочет выявить ювелира-жулика и стопку неполновесных монет с помощью всего лишь одного взвешивания. Как это сделать?
Обычный подход
Традиционная процедура начинается со случайного выбора стопки и ее взвешивания. Такой метод проб и ошибок дает искомый результат всего в 1 случае из 10. Учитывая это, можно попытаться решить задачу путем логического рассуждения. Прежде всего, если все монеты полновесные, их общий вес должен составлять 10 × 10 = 100 унций. Каждая из 10 неполновесных монет имеет меньший вес, поэтому недостача должна составить 10 × 0,1 = 1 унцию. Однако подход с точки зрения общей недостачи ничего не дает, поскольку она может оказаться в любой из стопок — в первой, второй, третьей и т. д.
Образцовое решение
Попробуем решить задачу, организовав данные иначе. Нам необходимо найти такой метод обнаружения недостачи, позволяющий идентифицировать стопку, из которой взяты неполновесные монеты. Присвоим стопкам номера № 1, № 2, № 3, № 4, …, № 9, № 10. Затем возьмем одну монету из стопки № 1, две монеты из стопки № 2, три монеты из стопки № 3, четыре монеты из стопки № 4 и т. д. Всего у нас получилось 1 + 2 + 3 + 4 + … + 8 + 9 + 10 = 55 монет. Если все монеты полновесные, то их общий вес должен составить 55 унций. Если обнаружится недостача 0,5 унции, значит в навеске присутствуют 5 неполновесных монет из стопки № 5. Если обнаружится недостача 0,7 унции, значит в навеске присутствуют 7 неполновесных монет из стопки № 7 и т. д. Таким образом, г-н Сакс может легко определить стопку неполновесных монет и ювелира, который принес эти монеты.
Задача 4.8
Ресторан быстрого питания продает куриные наггетсы в коробках по 7 штук и по 3 штуки. Какое наибольшее количество наггетсов нельзя купить?
Обычный подход
Мы просто пытаемся найти ответ путем перебора сочетаний 7 и 3 до тех пор, пока не дойдем до точки, начиная с которой можно купить любое количество наггетсов.
По всей видимости, наибольшее количество наггетсов, которое нельзя купить, равно 11. После этого все, что нужно, это добавлять 3 или 7.
Образцовое решение
Здесь мы обратимся к идее, привносящей в решение определенное изящество, и предоставим читателю возможность самому разобраться, почему это так, а не иначе. Существует теорема, известная под названием «теорема макнаггетсов». В соответствии с ней, если McDonald's продает макнаггетсы в коробках по a или b штук, где a и b не имеют общих множителей, то наибольшее количество макнаггетсов, которое нельзя купить, равно ab — (a + b). Например, если они продаются в коробках по 8 и 5 штук, то наибольшее количество макнаггетсов, которое нельзя купить, составляет 8 × 5 — (8 + 5) = 40–13 = 27.
В нашей задаче, наибольшее количество наггетсов, которое нельзя купить, равно 3 × 7 — (3 + 7), или 21–10 = 11.
Задача 4.9
Упростите каждое из следующих выражений:
Обычный подход
Хотя есть соблазн взять калькулятор и вычислить значение этих выражений, нередко наши надежды не оправдываются, и мы получаем на табло лишь сообщение error.
Образцовое решение
Подойдем к решению этой задачи с другой точки зрения. Учитывая, что число 3 возводить в степень довольно просто, решим задачу следующим образом:
Второе выражение можно упростить, разбив числа на простые множители следующим образом:
Задача 4.10
И у Вольфганга, и у Людвига есть целое число евро, причем каждое из них меньше 100. Когда они посчитали свои деньги, оказалось, что три четверти суммы Вольфганга равны двум третям суммы Людвига. Какое максимальное число евро может быть у каждого из них?
Обычный подход
Первая реакция — применить алгебраический подход. Мы можем составить одно уравнение с двумя неизвестными. Пусть W представляет количество евро у Вольфганга, а L — количество евро у Людвига. Наше уравнение имеет следующий вид:
Умножим обе части уравнения на 12 и получим: 9W = 8L. Решение уравнения для W дает следующий результат:
Поскольку у каждого из мальчиков по целому числу евро, сумма Людвига должна быть кратной 9, т. е. 9, 18, 27, 36, …, 99. Теперь можно подставить каждое из этих чисел в уравнение и определить количество евро у Людвига. Наибольшее количество евро, которое может иметь Людвиг, составляет 11 × 9, или 99 евро (менее, чем 100). Мы знаем, что суммы Людвига (66 евро) равны суммы Вольфганга. Таким образом, сумма Вольфганга составляет или 88 евро, а сумма Людвига — 99 евро.
Образцовое решение
Воспользуемся арифметическим подходом и взглянем на задачу с другой точки зрения. Поскольку суммы Вольфганга равны суммы Людвига, найдем эквивалентные
