а) Возьмем 25 черных, 25 белых и 25 рыжих котиков. Тогда мы сможем осчастливить 25 семей.
У нас осталось 25 черных, 15 белых, 5 рыжих и 20 серых котиков. Возьмем 5 черных, 5 рыжих и 5 серых котиков. Тогда мы осчастливим еще 5 семей. То есть всего мы уже осчастливили 30 семей.
Осталось 20 черных, 15 белых и 15 серых котиков. Взяв 15 черных, 15 белых и 15 серых котиков, мы осчастливим еще 15 семей. Итого мы осчастливили 45 семей и осталось 5 черных котиков.
б) Нет, так как для того, чтобы осчастливить 50 семей, нужно как минимум \(50\cdot 3=150\) котиков, а у нас всего имеется \(50+40+30+20=140\) котиков.
в) 1 способ.
Так как на каждую семью приходится по 3 котика, а всего котиков 140, то можно осчастливить не более \(\left[\frac{140}3\right]=46\) семей (где \([x]\) — это целая часть от числа \(x\), то есть наибольшее целое число, не превосходящее \(x\)).
Докажем, что 46 семей осчастливить не получится, следовательно, наибольшее количество семей, которое мы сможем осчастливить, – это 45 семей (а для них был приведен пример в пункте а).
Предположим, что нам удалось осчастливить 46 семей.
Рассмотрим все возможные комбинации троек котиков, которые можно составить из котиков четырех разных окрасов. Первая тройка: взять черного, белого и рыжего; вторая тройка: взять черного, белого и серого; третья тройка: взять черного, рыжего и серого; четвертая тройка: взять белого, рыжего и серого.
Пусть мы взяли \(a\) троек первого типа, \(b\) – второго, \(c\) – третьего, \(d\) – четвертого: \[\begin{array}{|c|c|c|c|c|}
\hline & \text{ч} & \text{б} & \text{р} & \text{с}\\
\hline \text{ч,б,р} & a & a & a & \\
\hline \text{ч,б,с} & b & b & &b\\
\hline \text{ч,р,с} & c & & c & c\\
\hline \text{б,р,с} & &d &d &d\\
\hline \end{array}\] Учитывая количество котиков каждого окраса, а также то, что по предположению мы осчастливили 46 семей, можно составить следующую систему: \[\begin{cases}
a+b+c\leqslant 50\\
a+b+d\leqslant 40\\
a+c+d\leqslant 30\\
b+c+d\leqslant 20\\
a+b+c+d=46\end{cases}\quad\Leftrightarrow\quad \begin{cases}
46-d\leqslant 50\\
46-c\leqslant 40\\
46-b\leqslant 30\\
b+c+d\leqslant 20\\
a=46-b-c-d\end{cases}\quad\Leftrightarrow\quad \begin{cases}
d\geqslant -4\\
c\geqslant 6\\
b\geqslant 16\\
b+c+d\leqslant 20\\
a=46-b-c-d\end{cases}\] Из полученной системы мы видим, что \(b+c\geqslant 22\). Но \(b+c+d\leqslant 20\) и учитывая, что \(a,b,c,d\) – неотрицательные целые числа (так как это количество котиков), следовательно, мы получили противоречие.
Таким образом, предположение неверно и 46 семей нам осчастливить не получится.
2 способ.
Рассмотрим отдельно черных котиков (всего 50) – 1 группа, и отдельно белых, рыжих и серых котиков (всего 90) – 2 группа.
Заметим, что для того, чтобы осчастливить семью, нужно взять как минимум двух котиков из 2 группы. Следовательно, осчастливить можно \(\leqslant 90:2=45\) семей. А для 45 семей был приведен пример в пункте а), следовательно, ответ: 45.
Ответ:
а) пример
б) нет
в) 45