Сержант, стоящий перед шеренгой солдат, командует: «НАЛЕ-ВО!». После этого часть солдат поворачивается налево, а часть направо. Оказавшись лицом к лицу, солдаты разворачиваются спина к спине. На каждый разворот солдаты тратят по одной секунде. Каково наибольшее время, за которое n солдат повернутся так, что смогут разойтись?
Формализуем шеренгу в качестве ломанной, нарисованной на клетчатом листке, состоящую из диагоналей клеток этого листа. Если солдат смотрит направо, то ему отвечает линия, идущая по диагонали «/», a если солдат смотрит налево, то ему отвечает «\». Каждую секунду все сочетания «∧» меняются на «∨». Движение в шеренге прекратиться и солдаты смогут разойтись в разные стороны тогда, когда в ломанной не останется ни одного сочетания «∧». Число солдат повернутых в ту или иную сторону остается постоянным, поэтому концы ломанной зафиксированы на протяжении всего времени движения в шеренге. Конечная ломанная будет иметь единственный излом типа «∧».
поворота по команде «НАЛЕ-ВО» соответствует красной ломанной. Изменения через одну и две секунды (по красной стрелке и зеленой стрелкам) указаны синим и зеленым соответственно.
Строки, в которых находится ломанная занумеруем сверху вниз, начиная с 1. Тогда, если в момент времени t на строке k находится излом типа «∧», то в момент времени на строке ровно под «∧» появляется излом типа «∨». Процесс заканчивается тогда, когда не остается ни одного излома типа «∧», поэтому в любой момент времени пока процесс не закончился на какой-то из строк находится излом типа «∧».
Заметим, что на строке 1, начиная с момента времени не может быть ни одного излома типа «∧», отсюда следует, что в момент времени новых изломов на строке 2 не появляется, поскольку на строке 1 уже не было ни одного излома типа «∧». Обратим внимание также на то, что те изломы типа «∧», которые были в момент времени на строке 2 переходят в изломы на строке 3, поэтому на строке 2 начиная с момента времени t = 2 нет ни одного излома типа «∧».
Аналогично, если в момент времени на строке n нет ни одного излома типа «∧», то в момент времени на строке нет ни одного излома типа «∧» потому что те, что были в момент времени перешли в изломы на строке а новых не появилось потому что не было на строке n.
Таким образом, время, необходимое для завершения процесса не больше, чем количество строк, занимаемых начальной и конечной конфигурациями, совмещенными на одном рисунке. Обратим внимание, что поскольку количество развернувшихся в ту или иную сторону солдат постоянно, то сумма высоты ломанной начальной конфигурации и высоты ломанной конечной конфигурации не может превышать количество столбцов, а самая высокая комбинация достигается если начальная конфигурация центрально симметрична по отношению к конечной конфигурации, тогда время равно
Таким образом, для завершения движения в шеренге после выполнения команды «НАЛЕВО» составляет секунду.
Ответ: секунду.