Вдоль окружности расположено n монет, каждая лежит орлом или решкой вверх. Если две соседние монеты лежат одинаково (обе орлом или обе решкой), разрешается обе перевернуть. Сколько имеется вариантов расположения монет, которые нельзя получить друг из друга, применяя такие операции?
Заметим, что операция обратима. Для нечётного n покажем, что можно все монеты одинаково ориентировать. Разобьём монеты на группы подряд идущих монет, имеющих одинаковую ориентацию. Если групп хотя бы две, то они чередуются, поэтому их чётное число. Следовательно, хотя бы в одной группе чётное число монет. Перевернув эти монеты, мы уменьшим количество групп. Последовательно уменьшая число групп такими действиями, мы можем сделать всего одну группу и, значит, повернуть все монеты одинаково. Таким образом, имеется не более двух вариантов расположения монет, которые нельзя получить друг из друга. Поскольку операция не меняет чётность числа орлов, расположение со всеми орлами нельзя перевести в расположение со всеми решками. Стало быть, вариантов расположения ровно два.
Перейдем теперь к случаю чётного n. Научимся переводить расположения монет в конфигурацию как можно более простого вида, а затем посчитаем количество таких простых конфигураций, которые нельзя получить друг из друга. Отметим на окружности точку возле любой из монет. Разобьём монеты на группы подряд идущих монет, имеющих одинаковую ориентацию. Будем переворачивать группы, в которых чётное число монет, до тех пор, пока такие группы не исчезнут или не останется ровно одна группа. Если осталось несколько групп, то они все нечётны. Отметим, что если в какой-то группе есть хотя бы три монеты, то две из них можно перекинуть в соседнюю группу. Действительно, это можно сделать заменами
Таким образом, все сведем к конфигурации, в которой есть одна большая группа, а остальные монеты чередуются. Более того, можно считать, что первая монета большой группы находится возле отмеченной точки. Таким образом, конфигурации различаются лишь количеством монет в большой группе и их ориентацией. Если группа ровно одна, то ориентация не имеет значения, поскольку все монеты можно перевернуть.
Покажем, что все остальные конфигурации нельзя получить друг из друга. Действительно, наша операция не меняет разность количества орлов на чётных местах и количества орлов на нечётных местах. Когда большая группа состоит из одного орла, т. е. когда все орлы стоят на нечётных местах, а решки на чётных, эта разность равна Увеличение количества орлов в большой группе уменьшает эту разность на 1, поэтому все разности от 0 до возможны. Аналогично, когда большая группа состоит из решек получатся разности от −1 до Итого получаем различную конфигурацию.
Ответ: 2 варианта для нечётных n и вариант для чётных n.