Есть четыре коробки: в первой коробке находятся 93 камня, во второй — 94, в третьей — 95, а в четвёртой коробке камней нет. За один ход берут по одному камню из любых трёх коробок и кладут в оставшуюся. Сделали некоторое количество таких ходов.
а) Могло ли в первой коробке оказаться 89 камней, во второй — 94, в третьей — 95, а в четвёртой — 4?
б) Могло ли в четвёртой коробке оказаться 282 камня?
в) Какое наибольшее число камней могло оказаться в первой коробке?
а) Пусть 2 раза из первых трёх коробок переложили камни в четвёртую. Тогда в первой коробке оказался 91 камень, во второй — 92 камня, в третьей — 93 камня, а в четвёртой — 6 камней. Если после этого переложить камни из первой, третьей и четвёртой коробок во вторую, то в первой коробке окажется 90 камней, во второй — 95, в третьей — 92, а в четвёртой — 5. Если после этого переложить камни из первой, второй и четвёртой коробок в третью, то в первой коробке окажется 89 камней, во второй — 94, в третьей — 95, а в четвёртой — 4.
б) Если в четвёртой коробке оказалось 282 камня, то в первой, во второй и в третьей коробках не осталось камней.
Пусть в какой-то момент в коробках оказалось a, b, c и d камней соответственно. Тогда после одного хода в коробках могло оказаться либо a − 1, b − 1, c − 1 и d + 3 камня, либо a − 1, b − 1, c + 3 и d − 1 камень, либо a − 1, b + 3, c − 1 и d − 1 камень, либо a + 3, b − 1, c − 1 и d − 1 камень соответственно. Заметим, что разность между количествами камней во второй и в первой коробках либо не изменилась, либо изменилась на 4. Сначала разность количеств камней во второй и в первой коробках равнялась 1. Следовательно, ни в какой момент она не могла стать равной 0. Значит, в этих двух коробках всегда разное число камней. Следовательно, в четвёртой коробке не могло оказаться 282 камней.
в) Сначала разность количеств камней в любых двух коробках не делится на 4. Следовательно, ни в какой момент в двух коробках не могло оказаться одинаковое число камней. Значит, во второй, в третьей и в четвёртой коробках не меньше 0 + 1 + 2 = 3 камней суммарно, а в первой коробке не больше 279 камней.
Покажем, что в первой коробке могло оказаться 279 камней. Пусть 24 раза из первых трёх коробок переложили камни в четвёртую. Тогда в первой коробке оказалось 69 камней, во второй — 70, в третьей — 71, а в четвёртой — 72. Если после этого 70 раз переложить камни из второй, третьей и четвёртой коробок в первую, то в первой коробке окажется 279 камней, во второй — 0 камней, в третьей — 1 камень, а в четвёртой — 2 камня.
Ответ: а) да; б) нет; в) 279.