Чтобы решить эту задачу, давайте сначала введем некоторые обозначения. Пусть \( a_i \) — количество лягушек в \( i \)-ом горшке, где \( i = 1, 2, \ldots, 90 \). Из условия задачи мы знаем, что для любых трех подряд стоящих горшков выполняется равенство:
\[ a_i + a_{i+1} + a_{i+2} = 4 \]
Это условие необходимо для всех \( i \), при этом следует учитывать, что индексы горшков следует рассматривать по модулю 90.
Шаг 1: Выявление связей между лягушками в горшках
Теперь можно рассмотреть частности значений \( a_i \). Обозначим количество лягушек в трех подряд стоящих горшках:
- \( a_1 + a_2 + a_3 = 4 \)
- \( a_2 + a_3 + a_4 = 4 \)
- \( a_3 + a_4 + a_5 = 4 \)
- и так далее, до \( a_{90} + a_1 + a_2 = 4 \).
Из первого уравнения выражаем \( a_3 \):
\[ a_3 = 4 - a_1 - a_2. \]
Теперь заменим \( a_3 \) во втором уравнении:
\[ a_2 + (4 - a_1 - a_2) + a_4 = 4. \]
Упрощая это уравнение, получаем:
\[ a_4 = a_1. \]
Шаг 2: Проверка цикличности
Затем подставляем \( a_4 \) в следующее уравнение:
\[ (4 - a_1 - a_2) + a_1 + a_5 = 4, \]
откуда можем выразить \( a_5 \):
\[ a_5 = a_2. \]
Таким образом, мы можем видеть, что значения \( a_i \) периодичны с периодом 2. То есть так:
- \( a_1 = x \)
- \( a_2 = y \)
- \( a_3 = 4 - x - y \)
- \( a_4 = x \)
- \( a_5 = y \)
- \( a_6 = 4 - x - y \)
И так продолжается, где \( x + y + (4 - x - y) = 4 \).
Шаг 3: Условия для выбора горшков
Теперь нам необходимо сосчитать количество способов выбрать два горшка, в которых будет ровно 3 лягушки. Для этого возможны следующие варианты:
- Один горшок с 0 лягушками и один с 3 лягушками.
- Один горшок с 1 лягушкой и один с 2 лягушками.
Подходящие варианты:
Из условия задачи видно, что по конструкции мы можем использовать:
- \( x = 1, y = 2 \)
- \( x = 2, y = 1 \)
- \( x = 0, y = 4 \) (и подобные по симметрии).
Рассмотрим вариант:
- \( 0, 3 \): исключено, так как в каждом горшке хотя бы одна лягушка.
- \( 1, 2 \): применимо.
Если \( x = 1 \) и \( y = 2 \), то:
- Горшок с 1 лягушкой (места 1, 4, 7, ... 88 по всем периодам).
- Горшок с 2 лягушками (места 2, 5, 8, ... 89 по всем периодам).
Заключение
Рассчитываем:
Горшков с 1 лягушкой: 30. Горшков с 2 лягушками: 30.
Следовательно, пара горшков с 1 и 2 лягушками по 30 возможных в каждом случае создает:
\[ 30 \times 30 = 900. \]
Таким образом, ответ:
\[ \text{Ответ: } 900. \]
