Для решения этой задачи сначала обозначим кружочки как вершины пятиугольника. Пусть пятиугольник имеет вершины ( A, B, C, D, E ) (по часовой стрелке). В каждой вершине пятиугольника находится по одному числу, и мы хотим, чтобы суммы чисел на каждой стороне пятиугольника были одинаковыми.
Для простоты обозначим числа, которые Аня собирается вписать в кружочки, как ( a, b, c, d, e ) соответственно, где:
- ( a ) — число в вершине ( A ),
- ( b ) — число в вершине ( B ),
- ( c ) — число в вершине ( C ),
- ( d ) — число в вершине ( D ),
- ( e ) — число в вершине ( E ).
Мы знаем, что суммы чисел на каждой стороне пятиугольника должны быть одинаковыми. Стороны пятиугольника это:
- ( A )-(B )-(C ),
- ( B )-(C )-(D ),
- ( C )-(D )-(E ),
- ( D )-(E )-(A ),
- ( E )-(A )-(B ).
Пусть эта общая сумма равна ( S ). Тогда у нас пять уравнений:
- ( a + b + c = S ),
- ( b + c + d = S ),
- ( c + d + e = S ),
- ( d + e + a = S ),
- ( e + a + b = S ).
Сложим все пять уравнений:
[ (a + b + c) + (b + c + d) + (c + d + e) + (d + e + a) + (e + a + b) = 5S ]
Заметим, что каждая переменная ( a, b, c, d, e ) встречается в сумме ровно три раза:
[ 3a + 3b + 3c + 3d + 3e = 5S ]
Это можно упростить до:
[ 3(a + b + c + d + e) = 5S ]
Разделим обе стороны на 3:
[ a + b + c + d + e = \frac{5S}{3} ]
Так как ( a + b + c + d + e ) должно быть целым числом, ( \frac{5S}{3} ) также должно быть целым числом. Это означает, что ( S ) должно быть кратно 3. Пусть ( S = 3k ), где ( k ) — целое число.
Тогда:
[ a + b + c + d + e = 5k ]
Теперь вернемся к уравнениям:
- ( a + b + c = 3k ),
- ( b + c + d = 3k ),
- ( c + d + e = 3k ),
- ( d + e + a = 3k ),
- ( e + a + b = 3k ).
Предположим, что Аня должна вписать число в закрашенный кружочек, скажем, в вершину ( A ). Чтобы найти это число, заметим, что сумма всех чисел на пятиугольнике равна ( 5k ). Мы можем выбрать любые числа ( k ) так, чтобы уравнения были удовлетворены. Например, если ( k = 1 ), то ( S = 3 ).
Подставим ( k = 1 ):
[ a + b + c = 3 ]
[ b + c + d = 3 ]
[ c + d + e = 3 ]
[ d + e + a = 3 ]
[ e + a + b = 3 ]
Решение этой системы уравнений потребует конкретных значений для ( b, c, d, e ), но принципиально, если ( S = 3k ), то значение ( a ) можно найти, зная значения ( b, c ) и ( k ).
Примерное решение для ( k = 1 ):
Если ( c = 1 ), ( b = 1 ), ( d = 1 ), ( e = 1 ), то:
[ a + 1 + 1 = 3 ]
[ a = 1 ]
Таким образом, Аня должна вписать число ( 1 ) в закрашенный кружочек, если ( k = 1 ).