Для решения этой задачи рассмотрим, что в каждой из 11 коробок у нас есть синие и красные шарики, и Коля записывал разницу между количеством шариков разных цветов, которая была уникальной для каждой коробки.
Пусть в i-й коробке будет \( b_i \) синих шариков и \( r_i \) красных шариков. Тогда разница между количеством шариков разного цвета в коробке будет:
\[ d_i = |b_i - r_i| \]
Коля заметил, что все 11 разностей \( d_1, d_2, \ldots, d_{11} \) были уникальными. Это значит, что для каждой коробки разница может принимать значения от 1 до 11, поскольку других значений, соответствующих 11 уникальным записям, не существует.
Теперь, чтобы минимизировать общее количество шариков во всех коробках, мы выведем минимум для каждого \( d_i \):
- Если \( d_i = 1 \): можно взять 1 синий и 2 красных шарика (\( b_i = 1, r_i = 2 \)) или 2 синих и 1 красный (\( b_i = 2, r_i = 1 \)). В любом из случаев имеем 3 шарика.
- Если \( d_i = 2 \): можно взять 2 синих и 4 красных (\( b_i = 2, r_i = 4 \)) или 4 синих и 2 красных (\( b_i = 4, r_i = 2 \)). Таким образом, минимальное количество шариков будет 6.
- Если \( d_i = 3 \): можно взять 3 синих и 6 красных (\( b_i = 3, r_i = 6 \)) или 6 синих и 3 красных. Минимум - 9 шариков.
- И так далее, вплоть до:
- \( d_i = 11 \): можно взять 11 синих и 22 красных, то есть 33 шарика.
Теперь суммируем минимальные количества шариков для каждой \( d_i \) от 1 до 11:
\[ 3 + 6 + 9 + 12 + 15 + 18 + 21 + 24 + 27 + 30 + 33 \]
Это арифметическая прогрессия, где первый член \( a_1 = 3 \), последний \( a_{11} = 33 \), а количество членов \( n = 11 \).
Сумма арифметической прогрессии рассчитывается по формуле:
\[ S_n = \frac{n}{2}(a_1 + a_n) \]
Подставляя данные, получаем:
\[ S_{11} = \frac{11}{2} \times (3 + 33) = \frac{11}{2} \times 36 = 11 \times 18 = 198 \]
Минимальное количество шариков во всех коробках составит 198.
