Сержант, стоящий справа в шеренге 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 (не считая сержанта) повернутся налево, имея в виду, что сам сержант не поворачивается при очередном виде лица ефрейтора, стоящего перед ним, а ефрейтор все время забывает, что уже видел грозный взгляд сержанта?
Рассмотрим случай, когда тогда солдат либо уже находится в правильном положении, либо приходит в него за 1 секунду. Если то перебирая все варианты начального расположения приходим к выводу, что максимальное время −3 секунды. Если то максимальное время — 5 секунд. Сделаем предположение индукции, что для произвольного n время будет Пусть есть солдат. Заметим, что для движущихся левее ефрейтора солдат оказывается, что после того как ефрейтор оказывается смотрящим налево, солдаты действуют также как если бы ефрейтор постоянно смотрел налево, поскольку на следующего за ефрейтором солдата положение ефрейтора влияет только в тех случаях, когда они стоят с ефрейтором лицом к лицу. Ефрейтор после каждого своего разворота возвращается в «правильное» положение за одну секунду и не меняет своего положения до тех пор, пока следующий за ним солдат не придет в «неправильное» положение, а для того, чтобы стоящий за ефрейтором солдат вернулся в «неправильное» положение также должно пройти не менее одной секунды.
Пусть ефрейтор изначально находится в «правильном» положении, тогда дальнейшая эволюция системы из n солдат, стоящих за ним будет проходить также как в случае n солдат — зa секунду они выстроятся в «правильном» порядке. Если ефрейтор изначально не находится в правильном положении, то он потратит 1 секунду перед этим, чтобы придти в него. После того как n солдат выстроились правильно, в неправильном положении может остаться ефрейтор, которому нужно потратить 1 секунду, чтобы придти в правильное положение. Складывая необходимое время получаем, что солдат выстроятся правильно за секунду. Чтобы показать, что это время действительно максимально (то есть оценку для солдат нельзя улучшить), приведем пример конфигурации, которая дает ровно секунду. Обозначим за →, солдата, смотрящего направо, и за ← — солдата, смотрящего налево. Таким свойством обладает конфигурация где последняя стрелка отвечает сержанту. Через n секунд система будет находиться в состоянии имея в виду, что положения солдат будут повторяться через одного. После этого через каждую секунду слева будет увеличиваться количество солдат, смотрящих «налево» и стоящих при этом подряд. Процесс закончится, когда слева окажется n, смотрящих «налево» солдат, стоящих при этом подряд. Для этого нужно, чтобы после
Ответ: максимальное время для n солдат не больше, чем секунда, и не меньше, чем секунда.