50х + 20у + 5z = 100,
или, разделив на 5,
10х + 4у + z = 100.
Это легко осуществить на разные лады. Если, например, взять х = 8, то будем иметь
80 + 4у + z = 100,
или
4у + z = 20;
последнему уравнению можно удовлетворить, если принять z = 4, или 8, или 12, или 16 и, следовательно, (при z = 4) 4у = 16, у = 4. Действительно, 8 полтинников, 4 двугривенных и 4 пятака составляют 500. Однако при этом не выполнено условие употребить в общей сложности 20 монет: мы употребили 8 + 4 + 4 = 16 монет. К нашему первому уравнению
10х + 4у + z = 100
необходимо, следовательно, присоединить второе
x + у + z = 20.
Соединяя их в одно, посредством вычитания второго из первого, мы освобождаемся от z и получаем
9х + Зу = 80;
теперь сразу становится очевидным, что не может быть таких целых чисел, которые удовлетворили бы этому уравнению. Потому что 9 раз х, каково бы ни было х, есть непременно число, кратное 3; то же верно для числа Зу; следовательно, сумма 9х + Зу должна делиться без остатка на 3, то есть никак не может равняться 80.
Задача приводит к противоречивому требованию, и значит — ее решение невозможно.
Совершенно так же невозможно и составление требуемым образом сумм в 3 рубля и в 2 рубля. В первом случае, как каждый легко может убедиться, получается уравнение:
9х+3у = 40;
во втором:
9х+ Зу = 20.
Оба равенства невозможны, так как ни 40, ни 20 не делятся без остатка на 3.
Сказанным задача собственно исчерпывается. Но поучительно присоединить к ней рассмотрение вопроса, какие же суммы можно этими 20-ю монетами в самом деле уплатить, — разумеется так, чтобы получилось целое число рублей.
Если обозначим это число рублей через т, то у нас будет уравнение:
50х + 20у + 5 z= 100m,
или
10х + 4y + z= 20 т,
при условии, что
х + у + z = 20,
откуда путем вычитания имеем:
9х + Зу = 20 т — 20 = 20 (т— 1).
Так как 9х + 3у кратно 3, то и 20 (т— 1) должно быть кратно 3.
Но 20 не делится на 3, так что кратным 3 должно быть только т — 1.
Если (т — 1) равно 0, 3, 6, 9, 12 и т. д., то т должно быть на единицу больше, т. е. одно из чисел: 1, 4, 7, 10, 13 и т. д. Только такие суммы рублей могут быть уплачены нашими 20-ю монетами. Но очевидно, что 10 рублей — наибольшая сумма, так как 20 полтинников составляют уже 10 рублей. Принимая поэтому только четыре возможных суммы — в 1 р., в 4 р., в 7 р. и в 10 р., имеем четыре случая:
9х + Зу — 20 (т — 1) = 0, или 60, или 120, или 180,
другими словами,
Зх + у = 0, или 20, или 40, или 60.
Только эти случаи и надо рассмотреть.
1) Один рубль. Зх + у = 0.
Это равенство возможно лишь тогда, когда и ? и у равны нулю, так как, приняв для них даже наименьшее целое число 1, получим 4, а не 0. Единственное решение для этого случая, следовательно, есть ? = 0, у = 0, а потому z = 20, т. е.
один рубль можно уплатить, только употребив 20 пятаков.
Рассмотрим теперь другой крайний случай:
2) Десять рублей. Зх + у = 60.
Так как у должно быть кратно 3 (иначе сумма его с Зх не делилась бы без остатка на 3), то примем у = 0, 3, 6… Для случая у = 0 имеем ? = 20 и г = 0. Это дает нам уже упомянутое решение: 20 полтинников. Но оно и единственное, потому что для у = 3 имеем ? = 19, и (х + у) превышает
