Чтобы решить задачу, начнем с того, что в каждой из 10 коробок содержатся синие и красные шарики, и в каждой коробке хотя бы один шарик каждого цвета. Обозначим количество синих шариков в i-й коробке как \( b_i \), а количество красных шариков как \( r_i \). Разница между количеством шариков разных цветов в i-й коробке равняется \( |b_i - r_i| \).
Для каждой коробки будем записывать эту разницу, которая должна быть уникальной для каждой из 10 коробок. Это значит, что разницы должны принимать значения от 1 до 10 (поскольку максимальная разница возможна 9, когда одна из коробок содержит 1 шарик одного цвета, а 10 — другого).
Чтобы разница в каждой коробке была уникальной и равнялась 1, 2, ..., 10, достаточно записать их следующим образом:
- Для первой коробки пусть будет \( b_1 = 2 \) и \( r_1 = 1 \). Тогда разница \( |b_1 - r_1| = |2 - 1| = 1 \).
- Для второй коробки пусть будет \( b_2 = 3 \) и \( r_2 = 1 \). Разница \( |b_2 - r_2| = |3 - 1| = 2 \).
- Для третьей коробки пусть будет \( b_3 = 4 \) и \( r_3 = 1 \). Разница \( |b_3 - r_3| = |4 - 1| = 3 \).
- Для четвертой коробки пусть будет \( b_4 = 5 \) и \( r_4 = 1 \). Разница \( |b_4 - r_4| = |5 - 1| = 4 \).
- Для пятой коробки пусть будет \( b_5 = 6 \) и \( r_5 = 1 \). Разница \( |b_5 - r_5| = |6 - 1| = 5 \).
- Для шестой коробки пусть будет \( b_6 = 7 \) и \( r_6 = 1 \). Разница \( |b_6 - r_6| = |7 - 1| = 6 \).
- Для седьмой коробки пусть будет \( b_7 = 8 \) и \( r_7 = 1 \). Разница \( |b_7 - r_7| = |8 - 1| = 7 \).
- Для восьмой коробки пусть будет \( b_8 = 9 \) и \( r_8 = 1 \). Разница \( |b_8 - r_8| = |9 - 1| = 8 \).
- Для девятой коробки пусть будет \( b_9 = 10 \) и \( r_9 = 1 \). Разница \( |b_9 - r_9| = |10 - 1| = 9 \).
- Для десятой коробки пусть будет \( b_{10} = 1 \) и \( r_{10} = 1 \). Разница \( |b_{10} - r_{10}| = |1 - 1| = 0 \). Тут, однако, один шарик может быть красным, другой синим, чтобы соблюсти условие присутствия хотя бы одного шарика каждого цвета.
Теперь подсчитаем общее количество шариков:
- В каждой коробке у нас получится по 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, и на последней — 2 шарика (1 красный и 1 синий).
- Таким образом, общее количество шариков: \( 3 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 2 = 57 \).
Тем самым, минимальное количество шариков, которое может быть в 10 коробках, составляет 57.
