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Rompecabezas: dígito $x$ aparece $y$ veces en este pedazo de papel....

Hay diez preguntas en una hoja de papel. Su tarea es llenar cada espacio en blanco con un entero positivo menor que 10 que no hay ninguna contradicción. Se puede reutilizar en cualquier dígito.

La pregunta es la siguiente:

  • El dígito 0 aparece __ veces en este papel.
  • Dígito 1 aparece __ veces en este papel.
  • Dígito 2 aparece __ veces en este papel.
  • El dígito 3 aparece __ veces en este papel.
  • Dígito 4 aparece __ veces en este papel.
  • Dígito 5 aparece __ veces en este papel.
  • Dígito 6 aparece __ veces en este papel.
  • El dígito 7 aparece __ veces en este papel.
  • El dígito 8 aparece __ veces en este papel.
  • El dígito 9 aparece __ veces en este papel.

Cómo resolverlo?

Edit 1:

No estoy seguro de que esta pregunta se puede hacer sin equipo.

16voto

kevingessner Puntos 351

La pregunta fue hecha por xport en los comentarios de Mike solución en cuanto a si esta solución es única.

Sin lugar a dudas existen muchas maneras para el caso de bash una respuesta a esto, y aquí está, demostrando que Mike solución es único.

Deje $x_i$ ser el número de veces que el dígito $ i $ aparece en el papel, entonces debemos tener

$$ \sum_{i=0}^9 x_i = 20 \quad \text{and} \quad \sum_{i=0}^9 ix_i = 45+20=65,$$

desde allí se $20$ dígitos en el trabajo y la primera columna de sumas de dinero a $45.$

Todos los dígitos que aparecen al menos una vez, por tanto, $x_i \ge 1 $ todos los $ i $ $x_0=1.$ Así, a partir de las ecuaciones anteriores obtenemos

$$\sum_{i=1}^9 x_i = 19 \quad (1) \quad \text{and} \quad \sum_{i=2}^9 (i-1)x_i = 46. \quad (2)$$

Desde $\sum_{i=1}^8 i = 36$ se desprende de lo $(2)$ que $(i-1)x_i \le 46 - (36-(i-1)),$, por lo que $$ x_i \le \left \lfloor \frac{i+9}{i-1} \right \rfloor \quad \text{for} \quad i \ge 2.$$

Por lo tanto

$$ x_6 \le 3, \, x_7 \le 2, \, x_8 \le 2 \quad \text{and} \quad x_9 \le 2. \quad (3)$$

Ahora supongamos $ x_i > 1 $ algunos $ i > 2 $ a continuación, desde la $i$ se produce en al menos tres lugares, debemos tener $x_j=i$ algunos $j \ne i.$

Y supongamos $j \ge 2,$ $(2)$ obtenemos

$$(i-1)x_i + (j-1)i + (36-(i-1)-(j-1)) \le 46,$$

lo que da

$$ x_i \le \frac{2i+8}{i-1} - j.$$

Por lo tanto, cuando $j \ge 2$ debemos tener

$$x_6 \le 2 \quad \text{and} \quad x_7=x_8=x_9=1. \quad (4)$$

Ahora vamos a hacer algo de caso a golpear.

De $(3)$ sabemos $x_9 \le 2,$ así que supongamos $x_9=2$ $(4)$ implica $x_1=9,$, lo que, de nuevo, por $(4)$ implica $x_7=x_8=1,$ desde el si $x_1=9,$ $x_1$ no puede igualar $7$ o $8.$

Poner a $x_1=9, x_7=1, x_8=1$ $x_9=2$ $(1)$ $(2)$ obtenemos

$$x_2+x_3+ \cdots + x_6=6$$

y

$$x_2 + 2x_3 + \cdots + 5x_6 = 17.$$

El ex claramente sólo tiene solución $\lbrace 1,1,1,1,2 \rbrace, $ que satisface la segunda ecuación sólo al $x_3=2$ y el otro $x_i$ $1.$ Pero $3$ no aparece dos veces en esta "solución". Por lo tanto, tenemos una contradicción y, por lo $$x_9=1.$$

Del mismo modo, supongamos $x_8=2,$ $(4)$ implica $x_1=8,$, lo que, de nuevo, por $(4)$ implica $x_7=x_9=1,$ desde el si $x_1=8,$ $x_1$ no puede igualar $7$ o $9.$

Poner a $x_1=8, x_7=1, x_9=1$ $x_8=2$ $(1)$ $(2)$ obtenemos

$$x_2+x_3+ \cdots + x_6=7$$

y

$$x_2 + 2x_3 + \cdots + 5x_6 = 18.$$

El ex ecuación sólo tiene soluciones $\lbrace 1,1,1,1,3 \rbrace $ (el cual no satisface la segunda ecuación) y $\lbrace 1,1,1,2,2 \rbrace,$ que sólo satisifes el último ecuación de al $x_2=x_3=2$ y el otro$x_i$$1.$, Pero de nuevo $3$ no aparece dos veces en esta "solución". Por lo tanto, tenemos una contradicción y, por lo $$x_8=1.$$

Del mismo modo, supongamos $x_7=2,$ $(4)$ implica $x_1=7,$, lo que, de nuevo, por $(4)$ implica $x_8=x_9=1,$ desde el si $x_1=7,$ $x_1$ no puede igualar $8$ o $9.$

Poner a $x_1=7, x_8=1, x_9=1$ $x_7=2$ $(1)$ $(2)$ obtenemos

$$x_2+x_3+ \cdots + x_6=8$$

y

$$x_2 + 2x_3 + \cdots + 5x_6 = 19.$$

El ex ecuación sólo tiene soluciones $\lbrace 1,1,1,1,4 \rbrace $ (el cual no satisface la segunda ecuación) y $\lbrace 1,1,2,2,2 \rbrace$ (lo cual no satisface la segunda ecuación) y $\lbrace 1,1,1,2,3 \rbrace, $ que sólo satisifes el último ecuación de al $x_2=3, x_3=2,x_4=1,x_5=1$ $x_6=1,$ y esta es la solución dada en la respuesta de Mike.

Por lo tanto, tenemos una solución única al $x_7=2,$ lo contrario, debemos tener $x_7=x_8=x_9=1.$

Para completar la prueba sólo necesitamos mostrar que cuando se $x_7=1$ debemos tener $x_6=1.$ Que nos daría al menos seis $1's$ en el papel, lo que implica que uno de los números $\lbrace 6,7,8,9 \rbrace$ debe ser repetido, lo cual es una contradicción ya que tenemos $x_6=x_7=x_8=x_9=1.$

Así que supongamos $x_7=1$ $x_6=3$ (el máximo posible de$(3)$), a continuación, $(4)$ implica $x_1=6.$ Y desde $x_8=x_9=1,$ $(1)$ $(2)$ obtenemos $$x_2+ x_3 + x_4 + x_5=7$$

y

$$x_2 + 2x_3 + 3x_4 + 4x_5 = 10.$$

Estos no tienen soluciones desde la última ecuación implica $x_2=x_3=x_4=x_5=1,$ que no satisface la anterior ecuación.

Así que supongamos $x_7=1$ $x_6=2,$ desde $x_8=x_9=1,$ $(1)$ $(2)$ obtenemos $$x_1+x_2+ x_3 + x_4 + x_5=14 \quad (5) $$

y

$$x_2 + 2x_3 + 3x_4 + 4x_5 = 15. \quad (6)$$

Ahora $(6)$ implica $x_5 \le 2,$ pero si $x_5=2$, entonces debemos tener $x_2 \ge 3$ (desde $x_5=x_6=2$ hay al menos $3$ apariciones de $2$) y para el lado izquierdo de $(6)$ debe ser de al menos $16,$ una contradicción. Por lo tanto $x_5=1.$

Pero ahora tenemos a $x_0=1,x_5=1,x_6=2,x_7=1,x_8=1$ $x_9=1,$ y desde $x_6=2$ número debe producirse 6 veces, pero no tenemos suficiente indeterminado $x_i$ para que esto ocurra, a menos que $x_1=6.$

Sustituyendo $x_1=6$ $x_5=1$ $(5)$ $(6)$ obtenemos
$$x_2+ x_3 + x_4=7 \quad (7) $$

y

$$x_2 + 2x_3 + 3x_4 = 11. \quad (8)$$

y restando $(7)$ $(8)$ obtenemos

$$x_3+2x_4=4. \quad (9)$$ Sin embargo, ya no podemos tener más de $1's$ ( $x_1=6$ ) debemos tener $x_3 \ge 2$ y $x_4 \ge 2,$ , lo que contradice $(9).$

Así, hemos demostrado que cuando se $x_7=1$ debemos tener $x_6=1,$ a que, como se señaló anteriormente completa la prueba de que la única solución está dada por

$x_0=1,x_1=7,x_2=3,x_3=2,x_4=1,x_5=1,x_6=1,x_7=2,x_8=1$ $x_9=1.$

12voto

Martin OConnor Puntos 116

He aquí una respuesta:

0 appears 1 time
1 appears 7 times
2 appears 3 times
3 appears 2 times
4 appears 1 time
5 appears 1 time
6 appears 1 time
7 appears 2 times
8 appears 1 time
9 appears 1 time

La lógica es más o menos la siguiente. Ya que los números en los espacios en blanco debe ser menor que 10, 0 debe aparecer solamente 1 vez. Además, ya que usted no puede tener la mayoría de los grandes números que aparecen más de una vez, que aparezca un 1 $x$ veces $x$ es uno de los números más grandes. Eso significa que $x$ probablemente aparece dos veces. Pero, a continuación, 2 no puede aparecer 2 veces, ya que entonces no sería de 3 casos de 2. Así que tal vez 2 aparece 3 veces. 3 aparecerá 2 veces, y desde allí se puede determinar que $x = 7$.

3voto

AejE Puntos 31

0 aparece 1 vez

1 aparece 11 veces

2 aparece 2 veces

3 aparece 1 vez

4 aparece 1 vez

5 aparece 1 vez

6 aparece 1 vez

7 aparece 1 vez

8 aparece 1 vez

9 aparece 1 vez

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