1) Какое наибольшее (при данном n) число можно получить, расставляя скобки в выражении
1:2:3:...:n? (1 балл)
2) Верно ли, что для любого положительного рационального числа a существуют
такое n и такой способ расстановки скобок, что значение выражения 1:2:3:...:n
станет равным а? (2 балла)
Решение
1) При любой расстановке скобок 1 окажется в числителе, а 2 - в знаменателе.
Остальные числа можно загнать в числитель, расставив скобки так:
1:(((...(2:3):4:):5)...:n).
Поэтому наибольшим значением выражения (при n > 1) будет n!/4.
2) Нет, не верно.
Например, нельзя получить число 2.
При n = 2 двойка попадает в знаменатель. Для того чтобы она оказалась
в числителе, надо взять n не меньше 4. Но тогда либо в числитель, либо в
знаменатель выражения попадет тройка. Для ее нейтрализации придется увеличивать
n, по крайней мере, до 6. При этом в числитель или знаменатель выражения
попадет пятерка...
Поскольку (постулат Бертрана) между числами p и 2p лежит хптя бы одно простое
число закончить процесс нейтрализации "лишних" простых множителей не удастся.
Oбсуждение
Легко видеть, что каждое следующее n, начиная с 3, назависимо от распределения
предыдущих, можно отправить как в числитель, так и в знаменатель.
Отсюда следует, что оценкой сверху для количества различных чисел, получаемых
расставовкой скобок в выражении 1:2:3:...:n (первоначальный вопрос пункта 1),
является число 2n-2.
Эта оценка точна вплоть до n = 7. В общем случае точный ответ на первоначальный
вопрос первого пункта задачи мне неизвестен.
Награды
За правильное решение этой задачки Иван Козначеев, Алексей Ковальский, Виктор Филимоненков и Влад Франк получают по три призовых балла. Дмитрий Милосердов получает 4 призовых балла (один балл добавлен за наиболее оперативную реакцию на мой прокол).
Эстетическая оценка задачи - 2 балла.