В наборе 70 гирек массой 1, 2, ..., 70 граммов. Их разложили на две кучки так, что в каждой кучке есть хотя бы одна гирька. Потом из второй кучки переложили одну гирьку в первую кучку. В результате средняя масса гирек в первой кучке увеличилась ровно на один грамм.
а) Могла ли первая кучка (до перекладывания) состоять из гирек с весами 11 г, 15 г, 19 г?
б) Мог ли средний вес гирек в первой кучке до перекладывания равняться 9,5 грамма?
в) Какое максимальное количество гирек могло быть первоначально в первой кучке?
а) Изначально в первой кучке среднее составляло Если после перекладывания оно стало равно 16 г, то масса кучки
Значит, добавленная гирька была массой
что невозможно, поскольку такая гирька только одна.
б) Пусть изначально в первой кучке было n гирек суммарным весом 9,5n граммов. После перекладывания в кучке стала гирька суммарным весом 10,5(n + 1) г. Значит, была добавлена гирька весом
— нецелое число граммов.
в) Пусть изначально в первой кучке было n гирек суммарным весом xn г, а после перекладывания в кучке стала n + 1 гирька суммарным весом Значит, была добавлена гирька весом
Нужно сделать n как можно большим. Заметим, что даже если выбрать гирьки самой маленькой массы, n гирек будут весить
поэтому
Значит, масса добавленной гирьки не меньше чем
Отсюда
то есть
Пример для 45 гирек теперь легко построить. Возьмем в изначальный набор гирьки 1, 2, 3, ..., 45 граммов и добавочную гирьку массой тогда все условия будут выполнены: средняя масса 23 грамма выросла до 24 граммов.
Ответ: а) нет; б) нет; в) 45.

