Hver eru möguleg gildi á tölu $n\gt 9$ þannig að $n$ börn geti skipt
$9$ eins súkkulaðistykkjum jafnt á milli sín án þess að skipta nokkru
stykki í fleiri en tvo hluta.
Lausn
Við höfum $9$ stykki og ætlum að skipta þeim í $n\gt 9$ hluta. Þá verðum við
augljóslega að skera öll stykkin í sundur, því sá sem fengi heilt stykki
fengi þá meira en $9/n$ af öllum súkkulaðistykkjunum. En við megum ekki
skera neitt stykki oftar en einu sinni svo hverju þeirra er skipt í
nákvæmlega tvo hluta.
Gerum nú ráð fyrir að við höfum skipt stykkjunum
og höfum því $18$ hluta af stykkjum fyrir framan okkur sem við hugsum
okkur að við höfum merkt $1_a, 1_b, 2_a, 2_b,\ldots,9_a, 9_b$ þannig að $1_a$
og $1_b$ fengust þegar stykki 1 var skipt í tvennt o.s.frv.
Nú er einn hlutinn $9/n$ af lengd eins stykkis og við getum gert ráð
fyrir því að það sé $1_a$. Ef lengd $1_b$ er einnig $9/n$, þá höfum við
skipt hverju stykki í tvennt og því $n=18$. Annars er til hluti af
stykki, segjum $2_a$, þannig að samanlögð lengd $1_b$ og $2_a$ sé $9/n$.
Við höldum nú svona áfram þar til við komum að fyrstu tölunni $k$ þannig
að lengd $k_b$ sé $9/n$, en þá hefur þessum $k$ stykkjum
verið skipt milli
$k+1$ barns. Þar sem skiptingin á næstu $k$ stykkjum hlýtur
að vera samsvarandi sjáum við að $k$ gengur upp í $9$ og er því
annaðhvort 3 eða 9 (við höfum þegar afgreitt tilfellið $k=1$). Þá hefur
þessum fyrstu 3 (eða 9) stykkjum verið skipt milli 4 (eða 10) barna og því
$n=3\cdot 4=12$ eða $n=10$.
Við höfum nú séð að nauðsynlega verður $n$ að vera ein af tölunum $10$, $12$
eða $18$. En ljóst er að hægt er að skipta stykkjunum $9$ milli $10$, $12$ eða
$18$ barna án þess að skera nokkurt þeirra tvisvar. Ef $n=18$, þá skiptum
við hverju stykki í tvennt. Ef $n=12$ þá skiptum við hverjum $3$ stykkjum
í fjóra hluta með því að raða þeim í röð og skera lengjuna í fjóra jafn
langa búta. Þá þarf að skera þrisvar svo hvert stykki er skorið
nákvæmlega einu sinni. Eins ef $n=10$, þá röðum við öllum stykkjunum $9$ í
röð og skiptum lengjunni í $10$ jafn langa búta, en þá þarf að skera $9$
sinnum og hvert stykki því nákvæmlega einu sinni.