Дан массив горшков, каждый из которых содержит лягушек. Обозначим количество лягушек в каждом горшке \(a_i\), где \(i\) - номер горшка (от 1 до 90).
Из условия задачи следует, что в любых трех подряд стоящих горшках суммарно 4 лягушки, то есть: \[ a_i + a_{i+1} + a_{i+2} = 4, \quad \forall i \in \{1, 2, \ldots, 90\} \]
Поскольку горшки расположены по кругу, для 90 горшков мы можем переписать это условие для последующих наборов: \[ a_{90} + a_1 + a_2 = 4, \quad a_{89} + a_{90} + a_1 = 4, \quad \ldots \]
Теперь обозначим количество лягушек в каждом горшке:
- \(a_1 = x_1\)
- \(a_2 = x_2\)
- \(a_3 = x_3\)
По условию, нам известно следующее: \[ x_1 + x_2 + x_3 = 4 \] Для следующего тройки: \[ x_2 + x_3 + x_4 = 4 \] Это дает: \[ x_4 = 4 - x_2 - x_3 = x_1 \] Аналогично, мы можем вывести, что: \[ x_5 = x_2, \quad x_6 = x_3, \quad x_7 = x_1, \quad \ldots \]
В результате, последовательность будет периодической с периодом 3, т.е:
- \(x_1\), \(x_2\), \(x_3\), \(x_1\), \(x_2\), \(x_3\), \ldots
Поскольку всего 90 горшков (90 делится на 3), наши значения \(x_1\), \(x_2\) и \(x_3\) будут повторяться 30 раз.
Обозначим количество лягушек в горшках как:
- \(x_1 = a\)
- \(x_2 = b\)
- \(x_3 = c\)
При этом: \[ a + b + c = 4, \quad \text{где } a, b, c \geq 1 \]
Чтобы решить данное уравнение, сделаем замену переменных: \[ a' = a - 1, \quad b' = b - 1, \quad c' = c - 1 \] Тогда: \[ a' + b' + c' = 1, \quad a', b', c' \geq 0 \] Количество неотрицательных решений этого уравнения можно найти с помощью формулы "звезда и палочка". В данном случае решений будет: \[ \binom{1 + 3 - 1}{3 - 1} = \binom{3}{2} = 3 \]
Теперь нам нужно выяснить, сколько способов выбрать два горшка из каждого типа (где \(x_1\), \(x_2\), \(x_3\)):
- \( (a, b) \) - 1 лягушка, 2 лягушки (1, 2)
- \( (b, c) \) - 1 лягушка, 2 лягушки (2, 1)
- \( (c, a) \) - 1 лягушка, 2 лягушки (1, 2)
Для каждого вида выбора нужно рассмотреть, сколько горшков подходит под каждую категорию:
- Выбор 2 горшка с одной лягушкой и 2 лягушками.
Количество таких пар составит:
- Лягушка в горшке с \(1\) лягушкой (первая) и горшок с (стрелка будет на 2, или 1).
Итак, можем пробежаться по всем способам и найденные варианты определим через:
- Каждая пара также должна быть выбрана с перестановкой, учитывая порядок.
Итак, рассматривая различные варианты, найдём числовое значение выброски. Мы получили:
- 30 пар с (1,2) => Мы находим:
Общее количество способов: \[ \boxed{90} \]