3. Zadatak
Na koliko se različitih načina mogu u tablicu upisati prirodni brojevi tako da je, u svakom retku i svakom stupcu, umnožak upisanih brojeva jednak 50?
Prvi način:
Vrijedi .
Svaki broj u tablici napišimo kao 1 ili kao umnožak prostih faktora.
Najprije u svako polje tablice upišimo broj 1, a potom ćemo neke od tih brojeva pomnožiti djeliteljima broja 50 većim od 1. U takvom zapisu, faktor 2 mora biti upisan u točno jednom polju u svakom retku i u točno jednom polju u svakom stupcu i to možemo učiniti na načina.
Nadalje, u takvom zapisu, faktor 5 mora biti ukupno upisan točno dvaput u svakom retku i točno dvaput u svakom stupcu. Razlikujemo tri mogućnosti:
(i) u svakom retku i u svakom stupcu faktor će biti napisan u točno jednom polju; takvih je mogućnosti .
(ii) u svakom retku i u svakom stupcu faktor 5 će biti napisan u točno dva polja; i takvih mogućnosti ima .
(iii) u jedno polje je upisan broj 25, a u četiri polja koja se ne nalaze u onim retcima i stupcima u kojem je 25, upisan je broj 5. Takvih rasporeda ima 9.
Dakle, za upisivanje faktora 5 imamo mogućnost.
Ukupno, broj različitih načina za upisivanje brojeva u tablicu koji zadovoljavaju uvjete zadatka je
Drugi način:
Iz rastava se može zaključiti da u svakom retku i stupcu imamo jedan od sljedeća četiri rastava tri broja čiji je umnožak 50; to su
(i) ,
(ii) ,
(iii) ,
(iv) .
Najprije, moguće je da u svakom stupcu i retku imamo uvijek isti rastav.
Zatim, uz rastav (i) u jednom retku i stupcu, moguće je imati samo dva rastava (ii) ili dva rastava (iii) u preostalim retcima i stupcima. Ako u niti jednom retku i stupcu nemamo rastav (i), onda preostaju samo mogućnosti da u retcima i stupcima imamo dva rastava (iii) i jedan rastav (iv) ili po jedan rastav (ii), (iii) i (iv).
Zato se tablica može ispuniti isključivo na sljedeće načine:
-
U svakom retku i stupcu je jedan broj 50 i dva broja 1. Broj takvih rasporeda je .
-
U svakom retku i stupcu je jedan broj 2 i dva broja 5. Broj takvih rasporeda je .
-
U svakom retku i stupcu su brojevi 25, 2 i 1. Broj takvih rasporeda je .
-
U svakom retku i stupcu su brojevi 10, 5 i 1. Broj takvih rasporeda je .
-
U jednom je polju broj 50, u dva polja u retku i dva polja u stupcu sa 50 je broj 1, a u preostala četiri polja su dva broja 10 i dva broja 5. Kako je 10 i 5 moguće upisati na dva načina, a 50 može biti na 9 mjesta, broj ovakvih rasporeda je .
| 50 | 1 | 1 |
|---|---|---|
| 1 | 10 | 5 |
| 1 | 5 | 10 |
| 50 | 1 | 1 |
|---|---|---|
| 1 | 5 | 10 |
| 1 | 10 | 5 |
- U jednom je polju broj 50, u dva polja u retku i dva polja u stupcu sa 50 je broj 1, a u preostala četiri polja su dva broja 25 i dva broja 2. Kako je 25 i 2 moguće upisati na dva načina, a 50 može biti na 9 mjesta, broj ovakvih rasporeda je .
| 50 | 1 | 1 |
|---|---|---|
| 1 | 25 | 2 |
| 1 | 2 | 25 |
| 50 | 1 | 1 |
|---|---|---|
| 1 | 2 | 25 |
| 1 | 25 | 2 |
- U jednom je polju broj 2, u dva polja u retku i dva polja u stupcu sa 2 je broj 5, a u preostala četiri polja su dva broja 10 i dva broja 1. Kako je 10 i 1 moguće napisati na dva načina, a 2 može biti na 9 mjesta, broj ovakvih rasporeda je .
| 2 | 5 | 5 |
|---|---|---|
| 5 | 10 | 1 |
| 5 | 1 | 10 |
| 2 | 5 | 5 |
|---|---|---|
| 5 | 1 | 10 |
| 5 | 10 | 1 |
- U jednom je polju broj 25, a u retku i stupcu s njim 1 i 2, koji se mogu rasporediti na četiri načina. Ostala četiri polja su jednoznačno određena: u polju gdje se sijeku 1 i 1 je broj 10, a u ostala tri broj 5:
| 25 | 1 | 2 |
|---|---|---|
| 1 | 10 | 5 |
| 2 | 5 | 5 |
| 25 | 1 | 2 |
|---|---|---|
| 2 | 5 | 5 |
| 1 | 10 | 5 |
| 25 | 2 | 1 |
|---|---|---|
| 1 | 5 | 10 |
| 2 | 5 | 5 |
| 25 | 2 | 1 |
|---|---|---|
| 2 | 5 | 5 |
| 1 | 5 | 10 |
Budući se broj 25 može staviti na 9 mjesta, broj ovakvih rasporeda je .
To su sve mogućnosti.
Ukupan broj rasporeda jednak je .