5. Defendiendo al pueblo del dragón

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Una guerrera, con ayuda de un pueblo, atacará a un dragón durante 2026 días. Cada día se realiza exactamente una de las siguientes acciones:

  • Atacar: Cada guerrera le hace 1 punto de daño al dragón.
  • Entrenar: Exactamente una pueblerina entrena y se convierte en guerrera. Ninguna guerrera ataca ese día.

El daño total es la suma del daño hecho a lo largo de los 2026 días. [El pueblo cuenta con inicialmente a una guerrera.] ¿Cuál es la máxima cantidad de puntos de daño total que puede recibir el dragón?




Imagen de Samuel Elias

Para maximizar la función de

Para maximizar la función de daño total usando cálculo, sería así.

Tenemos que la función de daño total es $f(k)=-k^2+2025k+2026$, entonces $f'(k)=-2k+2025=0$ para maximizar, entonces $k=\frac{2025}{2}=1012.5$. Como $k$ debe ser entero, podemos comparar $1012$ vs $1013$ y notamos que $k=1013$ maximiza la función.

Imagen de Samuel Elias

Otra sol. Ya demostrado que

Otra sol. Ya demostrado que la estrategia optima es EEE$\dots$AA,
digamos que existen varias aldeas.

$Claim:$ Una aldea que tiene al final de su entrenamiento $k$ guerreras supera en daño total a otra que tiene $k-1$ guerreras en el día $2k-1$ para $k \geq 2$.

$Proof:$ Para el caso $k=2$, tenemos que en el día 3, la aldea con 2 guerreras realiza $4$ de daño mientras que la de 1 guerrera realiza $3$ de daño. La hipótesis ya fue planteada. Para $k=l+1$, tenemos que la aldea con $l$ guerreras realiza su primer ataque en el día $l$ y la aldea con $l+1$ guerreras realiza su primer ataque en el día $l+1$. Tenemos que si la segunda aldea ataca $n$ días, entonces realiza $n(l+1)$ puntos de ataque, mientras que la primera $(n+1)l$. Entonces:

$$n(l+1)>(n+1)l \iff nl+n>nl+l \iff n>l$$. Entonces, a partir de $l+1$ días atacando, la segunda aldea supera, en daño, a la primera, por lo que han pasado en total $2l+1$ días, $l$ días de entrenamiento (para la segunda aldea) y $l+1$ días de ataque. 

Como tenemos días limitados, sabemos que una aldea va a superar a otra en el día 2025 y esta será superada por otra en el día 2027, por lo que $2k-1=2025 \iff k=1013$. Entonces para el día 2025, esta aldea tuvo 1012 días de entrenamiento y 1013 días de ataque, pero como hay 2026 días, entonces fueron 1014 días de ataque, por lo que la respuesta es $(1013)(1014)$.

:)