Изменения

Обозначим количество <tex>n</tex>-значных чисел с суммой <tex>k</tex> как <tex>D_n^k</tex> (число может содержать ведущие нули). <tex>2n</tex>-значный счастливый билет состоит из двух частей: левой (<tex>n</tex> цифр) и правой (тоже <tex>n</tex> цифр), причём в обеих частях сумма цифр одинакова. Зафиксируем <tex>2n</tex>-значное число с суммой <tex>k</tex> в левой части (это можно сделать <tex>D_n^k</tex> способами), для него будет существовать <tex>D_n^k</tex> возможных вариантов числа в правой части, следовательно количество счастливых билетов с суммой <tex>k</tex> в одной из частей равно <tex>(D_n^k)^2</tex>. Значит общее число билетов равно <tex>L_n = \sum_sum\limits_{k=0}^{9n} (D_{n}^{k})^2</tex>. Верхний индекс суммирования равен <tex>9n</tex>, так как максимальная сумма цифр в одной части билета равна <tex>9n</tex>. Также можно сопоставить счастливому билету <tex>a_1a_2\ldots a_n b_1b_2 \ldots b_n</tex> <tex>2n</tex>-значное число с суммой <tex>9n</tex>: <tex>a_1a_2\ldots a_n (9-b_1)(9-b_2) \ldots (9-b_n)</tex>, причем это соответствие взаимно-однозначно, поэтому <tex>L_n=D_{2n}^{9n}</tex>. Осталось научиться вычислять <tex>D_n^k</tex>. Положим <tex>D_0^k=\begin{cases}1,&k=0\\0,&k>0\end{cases}</tex>. При <tex>n>0</tex> количество <tex>n</tex>-значных чисел с суммой цифр <tex>k</tex> можно выразить через количество <tex>(n-1)</tex>-значных чисел, добавляя к ним <tex>n</tex>-ю цифру, которая может быть равна <tex>0, 1, \ldots, 9</tex>: <tex>D_n^k=\sum_sum\limits_{j=0}^{k9}D_{n-1}^{k-j}</tex>.

</tex> и получим, что <tex>G^{2n}(z)=(1-z^{10})^{2n}(1-z)^{-2n}=\sum_sum\limits_{k=0}^{2n}\binom{2n}{k}(-z^{10})^k\sum_sum\limits_{j=0}^{\infty}\binom{-2n}{j}(-z)^k</tex>. Так как <tex>\binom{-2n}{k}=(-1)^k\binom{2n+k-1}{k}</tex>, <tex>[z^{9n}]G^{2n}(z)=\sum_sum\limits_{j=0}^{\lfloor{\frac{9n/}{10}}\rfloor}(-1)^j\binom{2n}{j}\binom{11n-10j-1}{9n-10j}</tex>, что при <tex>n=3</tex> дает <tex>\binom{6}{0}\binom{32}{27}-\binom{6}{1}\binom{22}{17}+\binom{6}{2}\binom{12}{7}=55252</tex>.

Как было замечено выше, ответ на задачу равен количеству шестизначных билетов с суммой <tex>27</tex>. Рассмотрим расстановки целых неотрицательных чисел на шести позициях, дающих в сумме <tex>27</tex>; обозначим их множество <tex>A</tex>. Выделим шесть множеств <tex>C_i, i = 1 \ldots 6</tex>, где <tex>i</tex>-е множество состоит из расстановок, у которых в <tex>i</tex>-й позиции стоит число, не меньшее <tex>10</tex>. Число счастливых билетов равно числу расстановок, не принадлежащих ни одному из множеств. Посмотрим на расстановку Расстановке <tex>(a_1,a_2 \ldots a_n)</tex> из <tex>n </tex> чисел с суммой <tex>k как на </tex> сопоставим сочетание с повторениями <ref>[https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5#.D0.A1.D0.BE.D1.87.D0.B5.D1.82.D0.B0.D0.BD.D0.B8.D1.8F_.D1.81_.D0.BF.D0.BE.D0.B2.D1.82.D0.BE.D1.80.D0.B5.D0.BD.D0.B8.D1.8F.D0.BC.D0.B8 Сочетание — Википедия]</ref> из <tex>n </tex> по <tex>k</tex>, число означает количество повторений элементав котором <tex>i</tex>-й элемент повторяется <tex>a_i</tex> раз. Так как это сопоставление взаимно-однозначно, значит количество расстановок равно количеству сочетаний с повторениями, т.е. <tex>\binom{n+k-1}{n-1}</tex>. Число <tex>\left\vert{A}\right\vert</tex> всех расстановок неотрицательных целых чисел с суммой <tex>27 </tex> в шесть позиций равно <tex>\binom{32}{5}</tex> Число расстановок <tex>\left\vert{C_i}\right\vert</tex> одинаково для всех <tex>i </tex> и равно <tex>\binom{22}{5}</tex>. В самом деле, мы можем поставить в <tex>i</tex>-ю позицию число <tex>10</tex>, а оставшуюся сумму <tex>17 </tex> произвольно распределить по шести позициям. Аналогично, число расстановок <tex>\left\vert{C_i \cap C_j}\right\vert</tex> одинаково для любой пары <tex>i, j, i \neq j</tex> и равно <tex>\binom{12}{5}</tex>: мы выбираем две позиции и ставим в них <tex>10 </tex> и произвольно распределяем оставшуюся сумму <tex>7 </tex> по шести позициям. Таким образом, искомое количество расстановок равно <tex>\left\vert{A}\right\vert - \binom{6}{1}\left\vert{C_i}\right\vert+\binom{6}{2}\left\vert{C_i \cap C_j}\right\vert = \binom{32}{5}-6\binom{22}{5}+15\binom{12}{5} = 55252</tex>

Рассмотрим многочлен Лорана (т.е. многочлен, в котором допускаются отрицательные степени) <tex>H(z)=G^3(z)G^3(1/z)</tex>. Заметим, что его свободный член равен <tex>\sum_sum\limits_{i=0}^{27}[z^i]G^3(z)\cdot [z^{-i}]G^3(z^{-1})=\sum_sum\limits_{i=0}^{27}(D_3^i)^2</tex>. Воспользуемся теоремой Коши <ref>[https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BD%D1%82%D0%B5%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D0%B0_%D0%9A%D0%BE%D1%88%D0%B8 Интегральная формула Коши — Википедия]

|statement=Для любого многочлена Лорана <tex>p(z) </tex> его свободный член <tex>p_0 </tex> равен

: <tex>p_0=\dfrac{1}{2\pi}\displaystyle\int_0^{2\pi}\left(\dfrac{2-e^{10i\phi}-e^{-10i\phi}}{2-e^{i\phi}-e^{-i\phi}}\right)^3d\phi=\dfrac{1}{2\pi}\displaystyle\int_0^{2\pi}\left(\dfrac{2-2\cos(10\phi)}{2-2cos\phi}\right)^3d\phi=\dfrac{1}{2\pi}\displaystyle\int_{0}^{2\pi}\left(\dfrac{\sin^2(5\phi)}{\sin^2(\frac{\phi}{2})}\right)^3d\phi=\dfrac{1}{\pi}\displaystyle\int_0^{\pi}\left(\dfrac{\sin(10\phi)}{\sin\phi}\right)^6d\phi=\dfrac{1}{\pi}\displaystyle\int_{-\frac{\pi/}{2}}^{\frac{\pi/}{2}}\left(\dfrac{\sin(10\phi)}{\sin\phi}\right)^6d\phi</tex> Рассмотрим функцию <tex>f(\phi)=\dfrac{\sin(10\phi)}{\sin\phi}</tex> на <tex>[-\pi/2,\pi/2]</tex>. Вне отрезка <tex>[-\pi/10,\pi/10] f(\phi) \leqslant \dfrac{1}{\sin\frac{\pi}{10}}\approx 3</tex>, значит интеграл по этой части не больше <tex>\pi3^6 \approx 2100</tex>, основная часть сосредоточена на <tex>[-\pi/10,\pi/10]</tex>. Оценим интеграл по промежутку с помощью метода стационарной фазы.