Í hvert svæðanna A, B, C, D, E, F, G er í byrjun lögð króna
þannig að þorskurinn snúi upp. Tvær aðgerðir eru leyfilegar: (1)
snúa
öllum krónunum innan einhvers hringsins við; (2) sjá til þess að
þorskurinn snúi upp á öllum krónunum innan einhvers hrings. Sýnið að:
(a) Hægt er með því að endurtaka aðgerðirnar hér að framan að fá
upp þá stöðu að risinn snúi upp á öllum peningunum.
(b) Ekki er hægt að fá upp þá stöðu að risinn snúi upp á krónunni
sem er í A en þorskurinn snúi upp á öllum hinum.
Lausn
(a) Eftirfarandi myndaruna sýnir hvernig þetta er gert
(ef þorskurinn snýr upp sýnum við það með hvítum hring en svörtum ef
risinn snýr upp):
Á mynd (a) er beitt aðgerð (1) á hring I til að fá mynd (b). Á mynd (b)
er beitt aðgerð (2) á hring II til að fá mynd (c).
Á mynd (c) er beitt aðgerð (1) á hring II til að fá mynd (d). Á mynd (d)
er beitt aðgerð (2) á hring III til að fá mynd (e). Á mynd (e) er beitt
aðgerð (1) á hring III til að fá mynd (f).
(b) Við sýnum: Í hverri stöðu sem upp getur komið er að minnsta
kosti einn hringur með sléttum fjölda risa. Þar með getur sú staða að
risinn snúi aðeins upp á krónunni á svæði $A$ ekki komið upp.
Í upphafi eru $0$ risar í öllum hringunum svo þeir innihalda allir
sléttan fjölda af risum. Eftir að við höfum gert nokkrar aðgerðir skulum
við gera ráð fyrir því að minnsta kosti einn hringur hafi sléttan fjölda risa í reitum sínum. Án takmörkunar getum við gert ráð fyrir að það sé hringur I. Ef aðgerð (2) er framkvæmd í
næsta skrefi, þá fæst hringur með $0$ risa. Ef aðgerð (1) er framkvæmd á hring I, þar sem
$0$, $2$ eða $4$ risar snúa upp, þá snúa $4-0=4$, $4-2=2$ eða $4-4=0$ risar upp
eftir aðgerðina. Ef aðgerð (1) er framkvæmd á hring II eða III, en með
því að skipta hugsanlega um nöfn á hringum II og III getum við gert ráð
fyrir að það sé hringur II, þá gildir eitt af tvennu: (i) Ef krónurnar tvær sem liggja
í báðum hringunum I og II snúa mismunandi, þá gera þær það áfram
eftir að aðgerðin hefur verið framkvæmd og því hefur fjöldi risa í hring
I ekki breyst. (ii) Ef krónurnar tvær sem liggja í báðum hringunum I
og II snúa eins, þá annaðhvort fjölgar eða fækkar risunum í hring I
um tvo og því áfram slétt tala.
Við höfum þá séð að það er alltaf til hringur sem hefur sléttan fjölda
af risum og því getur það aldrei gerst að risinn snúi aðeins upp á
krónunni í svæði $A$.