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 (1) добавить в кучу один камень или (2) увеличить количество камней в куче в два раза или (3) увеличить количество камней в куче в три раза. Например, имея кучу из 15 камней, за один ход можно получить кучу из 16, 30 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 42. Если при этом в куче оказалось не более 72 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 ≤ 41.
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 = 37, 38, 39, 40? Опишите выигрышные стратегии для этих случаев.
2. У кого из игроков есть выигрышная стратегия при S = 13? Опишите соответствующие выигрышные стратегии.
3. У кого из игроков есть выигрышная стратегия при S = 12? 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 первым ходом, если S = 14, 15, …, 36, 41. При S = 41 Паше достаточно добавить в кучу 1 камень, при 21 ≤ S ≤ 36 достаточно увеличить число камней в два раза, при остальных указанных значениях S нужно утроить количество камней. Замечание для проверяющего. При S = 21, 22, 23, 24 Паша может также утроить количество камней в куче. Ученик не обязан упоминать об этом.
б) При S = 40 увеличивать количество камней в куче в два или три раза не имеет смысла, т. к. после такого хода выигрывает противник. Поэтому можно считать, что единственно возможный ход – это добавление в кучу одного камня. После этого в куче станет 41 камень и Валя выиграет, добавив в кучу один камень. Таким образом, при S = 40 выигрышная стратегия есть у Вали. При S = 39 Паша может добавить в кучу один камень и получить кучу из 40 камней. В этой позиции выигрышная стратегия есть у игрока, который не должен делать ход, т. е. у самого Паши. Таким образом, при S = 39 выигрышная стратегия есть у Паши. Аналогично, при S = 38 выигрышная стратегия есть у Вали, а при S = 37 – у Паши.
2. При S = 13 после первого хода Паши в куче будет либо 14 камней, либо 26 камней, либо 39 камней. Во всех этих случаях (см. п.1) выигрышная стратегия есть у игрока, который должен ходить, теперь это Валя. Таким образом, при S = 13 выигрышная стратегия есть у Вали. 3. При S = 12 выигрышная стратегия есть у Паши. Своим первым ходом Паша может добавить в кучу один камень и получить кучу, в которой 13 камней. В этой позиции выигрышная стратегия есть у игрока, который не должен ходить (см. п. 2), то есть у Паши. В таблице изображено дерево возможных партий при описанной стратегии Паши. Заключительные позиции (в них выигрывает Паша) подчёркнуты. На рисунке это же дерево изображено в графическом виде (оба способа изображения дерева допустимы).

