

Có 11 quả cân, mỗi quả có cân nặng là một số nguyên dương theo đơn vị gam và không có hai quả nào nặng bằng nhau. Biết rằng nếu tất cả các quả cân này hoặc một nhóm trong chúng được đặt trên một cái cân thì bên nào có nhiều quả cân hơn sẽ nặng hơn. Chứng minh rằng có ít nhất một quả cân nặng hơn 35 gam.
Hãy luôn nhớ cảm ơn và vote 5*
nếu câu trả lời hữu ích nhé!

Giải thích các bước giải:
$\begin{aligned}
& \text{Gọi khối lượng của 11 quả cân lần lượt là } a_1, a_2, \dots, a_{11} \text{ (đơn vị: gam), với } a_i \in \mathbb{Z}^+. \\
& \text{Không mất tính tổng quát, giả sử các quả cân được sắp xếp theo thứ tự tăng dần khối lượng:} \\
& a_1 < a_2 < a_3 < \dots < a_{11}. \\[5pt]
& \text{Vì các quả cân có khối lượng nguyên dương và không có hai quả nào bằng nhau nên:} \\
& a_{i+1} - a_i \ge 1 \quad \forall i \in \{1, 2, \dots, 10\}. \\[10pt]
& \text{Theo giả thiết bài toán: "bên nào có nhiều quả cân hơn thì sẽ nặng hơn".} \\
& \text{Ta xét một trường hợp khắc nghiệt nhất: so sánh } 6 \text{ quả cân nhẹ nhất với } 5 \text{ quả cân nặng nhất.} \\
& \text{Gọi nhóm } A \text{ gồm 6 quả cân: } \{a_1, a_2, a_3, a_4, a_5, a_6\}. \\
& \text{Gọi nhóm } B \text{ gồm 5 quả cân: } \{a_7, a_8, a_9, a_{10}, a_{11}\}. \\
& \text{Vì nhóm } A \text{ có số lượng quả cân lớn hơn nhóm } B \text{ (6 > 5), nên tổng khối lượng của } A \text{ phải lớn hơn } B\text{:} \\
& a_1 + a_2 + a_3 + a_4 + a_5 + a_6 > a_7 + a_8 + a_9 + a_{10} + a_{11} \quad (1) \\[10pt]
& \text{Mặt khác, áp dụng tính chất } a_{i+1} \ge a_i + 1\text{, ta chặn trên cho tổng khối lượng nhóm } A\text{:} \\
& a_5 \le a_6 - 1 \\
& a_4 \le a_6 - 2 \\
& a_3 \le a_6 - 3 \\
& a_2 \le a_6 - 4 \\
& a_1 \le a_6 - 5 \\
& \text{Cộng vế theo vế, ta được:} \\
& a_1 + a_2 + a_3 + a_4 + a_5 + a_6 \le (a_6 - 5) + (a_6 - 4) + (a_6 - 3) + (a_6 - 2) + (a_6 - 1) + a_6 \\
& \Rightarrow a_1 + a_2 + a_3 + a_4 + a_5 + a_6 \le 6a_6 - 15 \quad (2) \\[10pt]
& \text{Tương tự, ta chặn dưới cho tổng khối lượng nhóm } B\text{:} \\
& a_8 \ge a_7 + 1 \\
& a_9 \ge a_7 + 2 \\
& a_{10} \ge a_7 + 3 \\
& a_{11} \ge a_7 + 4 \\
& \text{Cộng vế theo vế, ta được:} \\
& a_7 + a_8 + a_9 + a_{10} + a_{11} \ge a_7 + (a_7 + 1) + (a_7 + 2) + (a_7 + 3) + (a_7 + 4) \\
& \Rightarrow a_7 + a_8 + a_9 + a_{10} + a_{11} \ge 5a_7 + 10 \quad (3) \\[10pt]
& \text{Từ } (1), (2) \text{ và } (3)\text{, ta kết nối các bất đẳng thức lại với nhau:} \\
& 6a_6 - 15 \ge \sum_{i=1}^6 a_i > \sum_{i=7}^{11} a_i \ge 5a_7 + 10 \\
& \Rightarrow 6a_6 - 15 > 5a_7 + 10 \quad (4) \\[10pt]
& \text{Lại có } a_7 > a_6 \text{ và do cả hai đều là các số nguyên nên } a_7 \ge a_6 + 1. \\
& \text{Thay } a_7 \ge a_6 + 1 \text{ vào bất phương trình } (4)\text{, ta có:} \\
& 6a_6 - 15 > 5(a_6 + 1) + 10 \\
& \Leftrightarrow 6a_6 - 15 > 5a_6 + 15 \\
& \Leftrightarrow a_6 > 30. \\[5pt]
& \text{Do } a_6 \text{ là số nguyên dương nên } a_6 \ge 31. \\[10pt]
& \text{Từ giá trị của } a_6\text{, ta suy ra được giới hạn khối lượng của quả cân nặng nhất } (a_{11})\text{:} \\
& a_{11} \ge a_{10} + 1 \ge a_9 + 2 \ge a_8 + 3 \ge a_7 + 4 \ge a_6 + 5. \\
& \Rightarrow a_{11} \ge 31 + 5 = 36. \\[10pt]
& \text{Kết luận: } \\
& \text{Quả cân nặng nhất trong } 11 \text{ quả có khối lượng } a_{11} \ge 36 \text{ (gam).} \\
& \text{Do } 36 > 35\text{, nên chứng tỏ luôn có ít nhất một quả cân nặng hơn } 35 \text{ gam (Điều phải chứng minh).}
\end{aligned}$
Hãy giúp mọi người biết câu trả lời này thế nào?
Bảng tin