Тема . Комбинаторная геометрия
Расположение точек, отрезков и прямых
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела комбинаторная геометрия
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#80769

Дан белый клетчатый прямоугольник 100× 400  . Сколькими способами можно покрасить 8 его клеток в чёрный цвет так, чтобы покрашенное множество клеток было симметрично относительно центра прямоугольника либо одной из его “средних линий” прямоугольника (“средней линией” прямоугольника назовём отрезок, соединяющий середины двух его противоположных сторон). Ответ дайте в виде выражения, содержащего не более трёх членов (в них могут входить факториалы, биномиальные коэффициенты).

Источники: Физтех - 2024, 11.5 (см. olymp-online.mipt.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Давайте начнём распутывать клубок симметрий с того, что обозначим за A₁ множество восьмёрок симметричных относительно одной горизонтальной средний линии, за A₂ - вертикальной, за B - относительно центра прямоугольника. Давайте подумаем, сколько нам нужно зафиксировать точек для каждой из симметрий и где, чтобы однозначно восстановить всю восьмёрку?

Подсказка 2

Верно, для A₁ нужны 4 точки не выше (не ниже), чем горизонтальная средняя линия, для A₂ - 4 точки не правее (не левее), чем вертикальная средняя линия, для B - 4 точки в любой одной из указанных ранее областей. Теперь стоит задуматься о том, пересекаются ли данные множества или какая-то комбинация симметрий даёт другую симметрию?

Подсказка 3

Верно, если восьмёрка лежит в любых двух множества A₁, A₂, B, то она лежит во всех трёх, отсюда, вспоминая формулу включений-исключений, мы понимаем, что ответ уже очень близко, осталось только его расписать.

Показать ответ и решение

Назовем восьмеркой набор из 8  клеток. Пусть A
 1  — множество восьмерок, симметричных относительной l
 1  , A
 2  — относительно l
 2  , B  — относительно центра прямоугольника. l1  и l2  это средние линии прямоугольника.

Если выбрать какие-то 4  точки в верхней половине прямоугольника, то остальные точки легко находятся в силу одной из рассматриваемой симметрий относительно l1, l2  и центра прямоугольника. Тогда количество элементов во множествах A1, A2, B  будет одинаковым. Тогда количество элементов в A1  будет равно количеству способов выбрать 4  очки в одной половине фигуры относительно l1.  Остальные 4  точки будут располагаются в другой половине. Тогда количество способов равняется   4
C100⋅200.

Если восьмерка лежит сразу в 2  из 3  множеств A1, A2, B,  то она лежит и в третьей. Это значит, что пересечение двух множеств или пусто, или пересекается с третьим.

Чтобы найти ответ надо найти количество элементов в объединении множеств. Используя формулу включений-исключений, получаем, что

S = |A1∪ A2∪ B|= |A1|+|A2|+|B|− 2|A1∩ A2∩B |,

где |M | — означает количество элементов во множестве M,  S  — искомое число

Если 2  точки, лежащие в одной из четвертей прямоугольника, принадлежат пересечению всех 3  множеств, то легко восстановить исходную восьмерку, удовлетворяющую сразу трем симметриям. Тогда можно посчитать количество элементов в пересечении множеств. Это будет количество способов выбрать 2  точки в одной из четвертей прямоугольника, образованной l1, l2  и центром прямоугольника. Следовательно, количество элементов равняется C2200⋅50.

Тогда посчитаем S

S = |A1 ∪A2 ∪B|= |A1|+ |A2|+ |B|− 2|A1 ∩A2∩ B|=

= 3C420000− 2C210000
Ответ:

 3C4  − 2C2
  20000    10000

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!