а)
Максимальное количество дорог между 15 городами на первом острове — это полное графо, то есть когда каждый город соединён с каждым другим. Количество дорог в полном графе с n вершинами равно (\frac{n(n-1)}{2}). Для 15 городов:
[
\frac{15 \times 14}{2} = 105
]
Поэтому, чтобы построить как можно больше дорог между городами первого острова, мы можем использовать все возможные — 105.
б)
Общее количество дорог, которые решили построить, равно 540.
Вот что известно:
- Дорог между двумя островами или материком считаем отдельно.
- Учитывается только молодая сеть дорог.
- Минимальное число дорог, соединяющих город на одном из островов с материком, — это такой показатель, чтобы суммарное число дорог было равно 540.
Если все дороги между двумя островами не выходят за пределы, то максимум возможных дорог внутри самих островов — 105 (по первому острову), и аналогично по второму, если он тоже полностью соединён.
Обозначим:
- (x) — количество дорог между первым островом и материком,
- (y) — количество дорог между вторым островом и материком,
- внутри каждого острова — (a) и (b) соответственно (максимум эти значения — внутренние соединения).
Зная, что внутри островов максимум — 105, внутри второго — тоже 105.
Общее число дорог: (a + b + x + y = 540).
Чтобы минимизировать минимальное число дорог, соединяющих любой из островов с материком, нужно рассматривать ситуацию, когда внутри островов максимально использованы для максимально возможного числа дорог:
- Максимально внутри — 105 (внутренние соединения),
- Тогда не менее чем (540 - 105 - 105 = 330) дорог должны идти на соединение с материком (x + y).
Поскольку minimale нужно узнать, минимальное число дорог, соединяющих один из островов с материком, в худшем случае, нам нужно минимизировать максимум из (x) и (y). Самое маленькое минимальное значение — это когда эти две величины равны, максимум из них — это и есть искомое.
Разделим 330 поровну:
[
x + y = 330
]
Наименьшее из них при равномерном распределении:
[
\min(x, y) \leq \frac{330}{2} = 165
]
Это означает, что хотя бы один из островов должен иметь не менее 165 дорог, соединяющих его с материком.
Ответ: 165