مساله ۳۱. روشنک و چراغها

سالن ورزش مدرسهای که روشنک توش درس میخونه ۱۰ تا لامپ در ارتفاع بسیار بالا داره. هر کدوم از این لامپا با یه کلید مجزا در اتاق کنترلی در زیرزمین که توش ۱۰ تا کلید هست کنترل میشه. ولی نمیدونیم کدوم کلید کدوم چراغ رو کنترل میکنه.
روشنک امروز ۸۵۰ تا درازنشست رفته و خستهاست و نمیخواد بیشتر از ۳ بار به اتاق کنترل بره. در این سه بار کلید حداکثر چند چراغ رو میتونه پیدا کنه؟ چطوری؟
در ابتدای کار هم همهی چراغا خاموشن.
لینک مساله در توویتر: https://twitter.com/Riazi_Cafe/status/1698250117898486041
پاسخ مورد نظر برابر است با ۷.
اگر خاموش بودن در یک مرحله را با 0 و روشن بودن را با 1 نشان دهیم، هر کلید در سه مرحله میتواند یکی از ۸ حالت زیر را بگیرد:
000,001,010,011,100,101,110,111
فرض کنید فقط یک کلید داشته باشیم که الگوی 001 را دنبال کرده. یعنی دفعه اول خاموش بوده، دفعه دوم خاموش، و دفعه سوم روشن. در اینصورت فقط یک لامپ وجود خواهد داشت که از این الگوی روشن/خاموش بودن پیروی کرده و میتونیم کلید را با لامپ تطبیق بدهیم.
به همین ترتیب، اگر الگوی خاموش و روشن بودن کلیدی منحصر به فرد باشه، میتونیم لامپ مربوطه را تطبیق بدیم.
چون ۱۰ تا کلید داریم و ۸ تا الگوی روشن و خاموش شدن، طبق اصل لانه کبوتری همه کلیدها نمیتونن الگوی روشن و خاموش شدن منحصر به فرد داشته باشن. پس ۷ تا کلید رو انتخاب میکنیم و برای اونها الگوهای منحصر به فرد میدیم، و یک الگوی باقیمانده رو برای ۳ کلید باقیمانده استفاده میکنیم.
اون ۷ تا کلید چون الگوهاشون منحصر به فرده رو میشه با چراغشون تطبیق داد، ولی اون ۳ کلید چون با الگوی برابر روشن و خاموش میشن رو نمیشه از هم تمییز داد.