MathLabs

Bài 5

Ban đầu mỗi hộp trong sáu hộp B1,B2,B3,B4,B5,B6B_1,B_2,B_3,B_4,B_5,B_6 có một đồng xu. Phép loại 1 chọn một hộp không rỗng BjB_j với 1≤j≤51\le j\le5, lấy đi một đồng xu và thêm hai đồng xu vào Bj+1B_{j+1}. Phép loại 2 chọn một hộp không rỗng BkB_k với 1≤k≤41\le k\le4, lấy đi một đồng xu rồi đổi chỗ lượng xu trong hai hộp (có thể rỗng) Bk+1B_{k+1} và Bk+2B_{k+2}. Hãy xác định liệu có thể thực hiện một dãy hữu hạn các phép để B1,B2,B3,B4,B5B_1,B_2,B_3,B_4,B_5 rỗng còn B6B_6 chứa đúng 2010201020102010^{2010^{2010}} đồng xu hay không. Ở đây abca^{b^c} nghĩa là a(bc)a^{(b^c)}.
Bước 3 trên 5: Năm phép gộp vượt quá đích
A=2222211 >2010201020104A=2^{2^{2^{2^{2^{11}}}}}\ >\frac{2010^{2010^{2010}}}{4}
Phân tích chi tiết

Bắt đầu từ (0,0,5,11,0,0)(0,0,5,11,0,0), áp dụng phép gộp năm lần. Cặp khác không liên tiếp là (5,11)→(4,211)→(3,2211)→(2,22211)→(1,222211)→(0,A)(5,11)\to(4,2^{11})\to(3,2^{2^{11}})\to(2,2^{2^{2^{11}}})\to(1,2^{2^{2^{2^{11}}}})\to(0,A), trong đó A=2222211A=2^{2^{2^{2^{2^{11}}}}}. Để so sánh, 2010<2112010<2^{11} cho 201020102010<211⋅211⋅2112010^{2010^{2010}}<2^{11\cdot2^{11\cdot2^{11}}}. Mặt khác 22211>11⋅211⋅2112^{2^{2^{11}}}>11\cdot2^{11\cdot2^{11}}, nên A>201020102010A>2010^{2010^{2010}} và đặc biệt bất đẳng thức đã nêu đúng. (Bất đẳng thức mạnh hơn không gây vấn đề.)