Два игрока, Паша и Валя, играют в следующую игру. Перед игроками лежит куча камней. Игроки ходят по очереди, первый ход делает Паша. За один ход игрок может добавить в кучу два камня или увеличить количество камней в куче в три раза. Например, имея кучу из 15 камней, за один ход можно получить кучу из 17 или 45 камней. У каждого игрока, чтобы делать ходы, есть неограниченное количество камней.
Игра завершается в тот момент, когда количество камней в куче становится не менее 36. Если при этом в куче оказалось не более 85 камней, то победителем считается игрок, сделавший последний ход. В противном случае победителем становится его противник. Например, если в куче было 30 камней и Паша утроит количество камней в куче, то игра закончится и победителем будет Валя. В начальный момент в куче было S камней, 1 ≤ S ≤ 35.
Будем говорить, что игрок имеет выигрышную стратегию, если он может выиграть при любых ходах противника. Описать стратегию игрока — значит, описать, какой ход он должен сделать в любой ситуации, которая ему может встретиться при различной игре противника.
Выполните следующие задания.
1. а) При каких значениях числа S Паша может выиграть в один ход?
Укажите все такие значения и соответствующие ходы Паши.
б) У кого из игроков есть выигрышная стратегия при S = 28, 30, 32?
Опишите выигрышные стратегии для этих случаев.
2. У кого из игроков есть выигрышная стратегия при S = 10, 8?
Опишите соответствующие выигрышные стратегии.
3. У кого из игроков есть выигрышная стратегия при S = 6? Постройте дерево всех партий, возможных при этой выигрышной стратегии (в виде рисунка или таблицы). На рёбрах дерева указывайте, кто делает ход, в узлах — количество камней в позиции.
1. а) Паша может выиграть, если S = 12, 13, …, 28, 34, 35. При S = 34 и S = 35 первым ходом нужно добавить в кучу 2 камня, при остальных указанных значениях S нужно утроить количество камней. б) При S = 28 Паша выигрывает в один ход, утраивая количество камней (см. п. а). При S = 30 или 32 утраивать количество камней не имеет смысла, т. к. после такого хода выигрывает противник. Поэтому можно считать, что единственный возможный ход – это добавление в кучу двух камней. При S = 32 после такого хода Паши в куче станет 34 камня. В этой позиции ходящий (то есть, Валя) выигрывает (см. п. а)). То есть, при S = 32 Паша (игрок, который должен ходить первым) проигрывает. Выигрышная стратегия есть у Вали. При S = 30, после того как Паша своим первым ходом добавит два камня, в куче станет 32 камня. В этой позиции ходящий (то есть Валя) проигрывает (см. выше). То есть при S = 30 Паша (игрок, который должен ходить первым) выигрывает. Выигрышная стратегия есть у Паши.
Замечание для проверяющего. Скорее всего, решение экзаменуемого будет не столь подробным. Это не является ошибкой. Ученик может, например, нарисовать деревья всех возможных партий для указанных значений S. Другая возможность — (1) указать на то, что при S = 32 и 30 утраивать кучу смысла не имеет, и (2) последовательно сводить случай S = 32 к случаю S = 34, а случай S = 30 — к случаю S = 32.
2. При S = 10 после первого хода Паши в куче будет либо 12, либо 30 камней. В обоих случаях выигрышная стратегия есть у игрока, который должен ходить, теперь это Валя. Случай S = 12 рассмотрен в задании 1а, а случай S = 30 — в задании 1б. Поэтому выигрышная стратегия есть у Вали. При S = 8 выигрышная стратегия есть у Паши. Ему нужно первым ходом добавить 2 камня и получить кучу из 10 камней. Как показано выше, в этой ситуации выигрышная стратегия есть у игрока, который НЕ должен ходить, то есть у Паши.
3. При S = 6 выигрышная стратегия есть у Вали. После первого хода Паши в куче может стать либо 8, либо 18 камней. В обеих этих позициях выигрывает игрок, который будет делать ход (теперь это Валя). Случай S = 8 рассмотрен в п. 2, случай S = 18 рассмотрен в п. 1а.
В таблице изображено дерево возможных партий при описанной стратегии Вали. Заключительные позиции (в них выигрывает Валя) подчёркнуты. На рисунке это же дерево изображено в графическом виде (оба способа изображения дерева допустимы).

