Невозможно. Ни после какого круга.
Строгое доказательство.
Допустим, что после некоторого круга из трех переливаний в трех бокалах оказались одинаковые коктейли.
Будем считать количество каждой жидкости равным 1, таков же объем жидкости в бокалах после каждого круга. Замечу, что такое допущение - это не частный пример, как у Муксарда, а просто удобный выбор единицы измерения. В математике говорят "будем рассматривать задачу в приведенных единицах".
Обозначим объем ложки К. То есть, емкость каждого бокала = 1+К.
Возьмем одну из жидкостей и обозначим ее объем перед последним кругом переливаний в первом бокале А1, во втором бокале А2, в третьем бокале А3. Попробуем посчитать, каковы должны быть эти величины, чтобы после последнего круга переливаний во всех трех бокалах получилось одинаково.
Понаблюдаем за изменениям объемов выбранной жидкости в результате трех переливаний этого последнего круга.
Первая ложка переносит из бокала 1 в бокал 2 объем К смеси всех жидкостей, из него выбранной жидкости переносится К*А1 (в приведенных единицах). После этого в 1 бокале остается (1-К)*А1, а во втором получается А2+К*А1, причем общий объем смеси там вырастает с 1 до 1+К (бокал полон). В третьем пока что по-прежнему А3.
Вторая ложка переносит из бокала 2 в бокал 3 объем К смеси, или К/(К+1) общего объема во втором бокале после первой ложки. Остается же 1/(К+1), то есть, выбранной нами жидкости остается (А2+К*А1)/(К+1). Но заметим, что в последнем переливании 2 бокал не участвует, поэтому в нем уже сейчас должен возникнуть "правильный" коктейль, в котором всех трех жидкостей поровну. То есть вот это вот (А2+К*А1)/(К+1)=1/3. Несложно заметить, что тогда перелито в 3 бокал ровно К/3 (треть ложки) выбранной жидкости (ну потому что перенесенное к оставшемуся относится как К/1). тем самым, в третьем бокале теперь А3+К/3 выбранной жидкости из К+1 общего объема.
Третья ложка переносит из бокала 3 в бокал 1 объем К смеси, или К/(К+1) общего объема в третьем бокале после второй ложки. Останется после этого в третьем бокале (А3+К/3)/(К+1), и это выражение равно 1/3, так как переливание последнее. Значит, перелито в первый бокал те же К/3 выбранной жидкости, и в нем по итогам наших манипуляций получилось (1-К)*А1+К/3, и это тоже равно 1/3.
У нас три уравненьица с тремя неизвестными и с параметром. Но всё оказывается куда проще. Рассмотрим последнее:
(1-К)*А1+К/3=1/3, или (1-К)*А1=(1-К)/3. Допустим, что К не равно 1. Тогда, сокращая на 1-К, получим А1=1/3.
В третьем бокале (А3+К/3)/(К+1)=1/3, или А3+К/3=1/3+К/3, и А3 тоже =1/3. Ну и А2 тоже получится 1/3, конечно. Что мы видим? Чтобы получить после некоторого тройного переливания равные объем выбранной жидкости, мы еще до этого должны иметь равные ее объемы. Независимо от того, какой была ложка (К). То есть, в состояние трех одинаковых коктейлей можно попасть только из такого же состояния. А начальное состояние таковым не было, вначале было А1=1, А2=А3=0. Тем самым, по индукции, ни за какое конечное число циклов переливаний получить три одинаковых коктейля нельзя.
Вырожденный случай К=1, то есть объем ложки равен объему смеси и половине объема бокалов, придется рассмотреть отдельно. При этом первой ложкой мы переливаем во второй всё содержимое первого бокала, второй ложкой переливаем в третий половину содержимого второго, ну и с третьим так же. Уверяю вас, получится то же самое: 1/3 для всех трех неизвестных. Это несложное арифметическое упражнение предлагаю проделать вам самим.
В то же время, можно доказать, что путем таких переливаний можно как угодно близко подобраться к равенству. То есть, для любого сколь угодно малого "эпсилон" существует такое количество циклов N, что после этих N циклов содержание выбранной жидкости в каждом бокале будет отличаться от 1/3 менее чем на "эпсилон". Но приводить тут доказательство данного утверждения я, с вашего позволения, не буду. |