9х + 3у = 40;
во втором:
9x + 3y = 20.
Оба равенства невозможны, так как ни 40, ни 20 не делятся без остатка на 3.
Сказанным задача собственно исчерпывается. Но поучительно присоединить к ней рассмотрение вопроса, какие же суммы можно этими 20-ю монетами в самом деле уплатить, - разумеется так, чтобы получилось целое число рублей.
Если обозначим это число рублей через т, то у нас будет уравнение
50x + 20y + 5z = 100m,
или
10x + 4y + z = 20m,
при условии, что
x + y + z = 20,
откуда путем вычитания имеем:
9x + 3y = 20m-20 = 20 (m-1).
Так как 9х + 3у кратно 3, то и 20 (m-1) должно быть кратно 3.
Но 20 не делится на 3, так что кратным 3 должно быть только m-1.
Если m-1 равно 0, 3, 6, 9, 12 и т. д., то т должно быть на 1-цу больше, т. е. одно из чисел: 1, 4, 7, 10, 13 и т. д. Только такие суммы рублей могут быть уплачены нашими 20-ю монетами. Но очевидно, что 10 рублей - наибольшая сумма, так как 20 полтинников составляют уже 10 рублей. Принимая поэтому только четыре возможных суммы - в 1 р., в 4 р., в 7 р. и в 10 р., имеем четыре случая:
9х + 3у-20(m-1) = 0, или 60, или 120, или 180,
другими словами
3х + у = 0, или 20, или 40, или 60.
Только эти случаи и надо рассмотреть.
1) Один рубль. 3х + у = 0.
Это равенство возможно лишь тогда, когда и х, и у равны нулю, так как, приняв для них даже наименьшее целое число 1, получим 4, а не 0. Единственное решение для этого случая, следовательно, есть х = 0, у = 0, а потому z = 20, то есть один рубль можно уплатить, только употребив 20 пятаков.
Рассмотрим теперь другой крайний случай:
2) Десять рублей. 3х + у = 60.
Так как у должно быть кратно 3 (иначе сумма его с 3x не делилась бы без остатка на 3), то примем y = 0, 3, 6… Для случая у = 0 имеем х = 20 и z = 0. Это дает нам уже упомянутое решение: 20 пятаков. Но оно и единственное, потому что для у = 3 имеем х = 19, и х + у превышает высшую сумму 20.
3) Четыре рубля. 3х + у = 20.
Принимая
х = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8…,
получаем, что
y = 20-3x = 20, 17, 14, 11, 8, 5, 2, -1, -4…
Имеют смысл, очевидно, только первые семь значений. Им соответствуют
z = 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12.
Четыре рубля можно, как видим, уплатить 7-ю различными способами, например: 6 полтинниками, 2 двугривенными и 12 пятаками.
4) Семь рублей. 3х + у = 40.
Здесь не приходится рассматривать значения для х от 0 до 9, так как при этом для у получаются числа от 40 до 13, и х + у составляет по меньшей мере 22, что нарушает требование. Остается рассмотреть поэтому лишь случаи:
