Olympiad Maths Prep

Track / Stage 6 / 371 of 400 #1371 of 2000

Problem 1371

National olympiad, first round
Combinatorics Difficulty 6.9 Prove it Italy

Problem:

Sia nn un intero maggiore o uguale a 2. Ci sono nn persone in fila indiana, ognuna delle quali è o un furfante (e mente sempre) oppure un cavaliere (e dice sempre la verità). Ogni persona, eccetto la prima, indica una delle persone davanti a lei e dichiara "Questa persona è un furfante" oppure "Questa persona è un cavaliere". Sapendo che ci sono strettamente più furfanti che cavalieri, dimostrare che assistendo alle dichiarazioni è possibile determinare per ognuna delle persone se si tratta di un furfante o di un cavaliere.

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Official solution

Solution:

Diremo che due persone sono dello stesso tipo se sono entrambe cavalieri o entrambe furfanti, che sono di tipo diverso altrimenti.
Notiamo che, se la persona AA indica la persona BB e la dichiara cavaliere, allora AA e BB sono dello stesso tipo: entrambi cavalieri (se AA dice la verità) o entrambi furfanti (se AA mente). Viceversa, se AA dichiara BB furfante, significa che AA è un cavaliere e BB un furfante, oppure AA un furfante e BB un cavaliere: AA e BB sono di tipo diverso.

Numeriamo le persone da 11 a nn secondo l'ordine della fila, stabilendo che la persona 11 sia quella che si trova più avanti (e non vede nessuno davanti a sé). Possiamo ora dedurre dalle dichiarazioni, per ciascuna persona dalla seconda all'nn-esima, se essa è o no dello stesso tipo della persona numero 11; in particolare, la dichiarazione di 22 ci permette di determinarlo per 22, le dichiarazioni di 22 e 33 assieme lo determinano per 33, e così le dichiarazioni delle persone dalla permanent seconda alla kk-esima determinano se quest'ultima è o meno dello stesso tipo della prima. Il motivo è il seguente: la persona 22 indica necessariamente la prima, ed è del suo stesso tipo se la dichiara cavaliere, di tipo diverso altrimenti. La persona 33 indica 11 o 22: di entrambi, grazie all'affermazione di 22, conosciamo se il tipo è lo stesso di 11, e di conseguenza possiamo dedurlo per 33. Allo stesso modo procediamo nell'ordine fino alla persona nn.

Supponiamo che vi siano mm persone del tipo di 11 (persona numero 11 compresa) e nmn-m persone dell'altro tipo. Sappiamo che devono essere presenti più furfanti che cavalieri, dunque mm sarà strettamente maggiore o strettamente minore di nmn-m.

Nel primo caso possiamo dedurre che 11 e tutte le persone del suo tipo sono furfanti, gli altri cavalieri; viceversa nel secondo caso.

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