Обозначим количество зелёных карандашей как \( z \). Поскольку синих карандашей в 8 раз больше, то их количество будет \( 8z \).
Обозначим количество красных карандашей как \( r \). По условию, количество красных карандашей меньше, чем количество синих, т.е. \( r < 8z \).
Суммарное количество карандашей равно 20, то есть:
\[ z + 8z + r = 20 \]
Это упростится до:
\[ 9z + r = 20 \]
Теперь выразим \( r \):
\[ r = 20 - 9z \]
Согласно условию, \( r < 8z \), тогда подставим выражение для \( r \):
\[ 20 - 9z < 8z \]
Упрощаем это неравенство:
\[ 20 < 17z \]
\[ z > \frac{20}{17} \]
Поскольку \( z \) должно быть целым числом, минимальное значение \( z \) равно 2 (поскольку \( \frac{20}{17} \approx 1.176 \), и следующая целая единица) – проверим это значение.
Если \( z = 2 \), то количество синих карандашей:
\[ 8z = 8 \times 2 = 16 \]
Количество красных карандашей:
\[ r = 20 - 9z = 20 - 9 \times 2 = 20 - 18 = 2 \]
Проверим условия: количество красных карандашей \( r = 2 \), меньше чем количество синих \( 8z = 16 \), и при этом:
\[ 2 < 16 \text{ (выполняется)}. \]
Теперь проверим, возможно ли большее значение \( z \).
Если \( z = 3 \), то:
\[ 8z = 24 \text{ (больше 20, отсекаем)}. \]
Следовательно, большее значение \( z \) не может удовлетворять условиям. То есть единственным подходящим решением является:
Количество красных карандашей \( r = 2 \).
Таким образом, в коробке 2 красных карандаша.