A box contains 14 black balls, 20 blue balls, 26 green balls, 28 yellow balls, 38 red balls and 54 white balls. Consider the following statements:
1. The smallest number n such that any n balls drawn from the box randomly must contain one full group of at least one colour is 175.
2. The smallest number m such that any m balls drawn from the box randomly must contain at least one ball of each colour is 167.
Which of the above statements is/are correct?
Correct Option: Both 1 and 2
Let us analyze the two statements using the Pigeonhole Principle and combinatorics. The box contains: Black (B) = 14 Blue (Bl) = 20 Green (G) = 26 Yellow (Y) = 28 Red (R) = 38 White (W) = 54 Total balls = 14 + 20 + 26 + 28 + 38 + 54 = 180 balls. Statement 1: 'The smallest number n such that any n balls drawn from the box randomly must contain one full group of at least one colour is 175.' To *avoid* getting a full group of *any* colour, we can draw the maximum possible number of balls for each colour without completing that colour's total count. That means we can draw: 13 black balls (out of 14), 19 blue balls (out of 20), 25 green balls (out of 26), 27 yellow balls (out of 28), 37 red balls (out of 38), and 53 white balls (out of 54). Total worst-case balls without completing any single group = 13 + 19 + 25 + 27 + 37 + 53 = 174 balls. If we draw 1 more ball (i.e., 174 + 1 = 175 balls), by the Pigeonhole Principle, at least one colour group must be completely exhausted (fully drawn). Thus, n = 175 is correct. Statement 2: 'The smallest number m such that any m balls drawn from the box randomly must contain at least one ball of each colour is 167.' To *avoid* getting at least one ball of *each* colour, the worst-case scenario is drawing all balls of the *largest* categories except leaving the smallest category untouched. The largest category is White (54 balls). If we draw all balls except White, i.e., all Black (14) + Blue (20) + Green (26) + Yellow (28) + Red (38) = 126 balls, we still have zero white balls. To guarantee at least one white ball (and thus at least one ball of every colour), we must draw 126 + 1 = 127 balls. Wait! Let us re-read statement 2: 'must contain at least one ball of each colour is 167.' Wait, to avoid getting *all* colours, the maximum number of balls we can draw without getting at least one ball of *every* colour is by completely omitting the smallest group (Black, which has 14 balls). If we draw all balls of the other 5 groups: 20 + 26 + 28 + 38 + 54 = 166 balls, we have zero black balls. Drawing one more ball (166 + 1 = 167 balls) guarantees that we will get at least one black ball, thereby ensuring we have at least one ball of *each* of the 6 colours! Thus, m = 167 is correct. Therefore, both Statement 1 and Statement 2 are correct. Option (c) is correct.
हिंदी में प्रश्न एवं आदर्श उत्तर
किसी डिब्बे में 14 काली गेंदें, 20 नीली गेंदें, 26 हरी गेंदें, 28 पीली गेंदें, 38 लाल गेंदें और 54 सफेद गेंदें हैं । निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए :
1. यदि डिब्बे में से यादृच्छिक रूप से कोई सी n गेंद इस प्रकार निकाली जाएँ कि उनमें कम-से-कम एक रंग का एक पूरा समूह अवश्य हो, तो n की लघुतम संख्या 175 है ।
2. यदि डिब्बे में से यादृच्छिक रूप से कोई सी m गेंद इस प्रकार निकाली जाएँ कि उनमें हर रंग की कम-से-कम एक गेंद अवश्य हो, तो m की लघुतम संख्या 167 है ।
उपर्युक्त कथनों में से कौन-सा/से सही है/हैं ?
सही उत्तर: 1 और 2 दोनों
कबूतरगोद सिद्धांत (Pigeonhole Principle) का उपयोग करते हुए दोनों कथनों की जाँच करते हैं। डिब्बे में गेंदों की संख्या इस प्रकार है: काली = 14, नीली = 20, हरी = 26, पीली = 28, लाल = 38, सफेद = 54। कुल गेंदें = 180। कथन 1: किसी एक रंग का पूरा समूह प्राप्त करने से बचने के लिए, हम प्रत्येक रंग से उसकी कुल संख्या से ठीक एक कम गेंद निकाल सकते हैं: 13 (काली) + 19 (नीली) + 25 (हरी) + 27 (पीली) + 37 (लाल) + 53 (सफेद) = 174 गेंदें। यदि हम 174 गेंदें निकालते हैं तो किसी भी रंग का पूरा समूह पूरा नहीं होता। इसके बाद 1 और गेंद निकालने पर (अर्थात् 174 + 1 = 175) किसी न किसी रंग का पूरा समूह अवश्य बन जाएगा। अतः n = 175 सही है। कथन 2: हर रंग की कम से कम एक गेंद प्राप्त करने के लिए, सबसे छोटी श्रेणी (काली गेंदें, जिनकी संख्या 14 है) को छोड़कर बाकी सभी रंगों की सभी गेंदें निकाल लेते हैं: 20 + 26 + 28 + 38 + 54 = 166 गेंदें। इन 166 गेंदों में एक भी काली गेंद नहीं है। इसके बाद 1 और गेंद निकालने पर (अर्थात् 166 + 1 = 167) निश्चित रूप से एक काली गेंद आ जाएगी, जिससे सभी रंगों की कम से कम एक गेंद होना सुनिश्चित हो जाएगा। अतः m = 167 सही है। दोनों कथन सही हैं, इसलिए विकल्प (c) सही है।