Перепишем условие на математическом языке:
"На доске написано более 45, но менее 55 целых чисел", значит: $45 < n < 55$. "Среднее арифметическое этих чисел равно 3". Пусть S - сумма всех целых чисел, тогда $S = 3n.$
"Среднее арифметическое всех положительных из них равно 10": Пусть $S^{+}$ - сумма всех положительных из них, тогда $S^{+} = 10x$. "А среднее арифметическое всех отрицательных из них равно -5": Пусть $S^{-}$ - сумма всех отрицательных из них, тогда $S^{-} = -5y$. Теперь покажем, что мы записали. А именно, учтем, что сумма всех чисел равна сумме всех положительных чисел плюс сумма всех отрицательных $S = S^{+} + S^{-}$, получаем уравнение:$3n = 10x - 5y$. Мы переписали условие на математический язык, получили уравнение в целых числах. Это уравнение и является ключом к решению задачи. Поработав с ним, мы сможем получить ответы на все поставленные вопросы. Теперь подробнее рассмотрим уравнение $3n = 10x - 5y$.
a) Уже на этом этапе, из этого уравнения мы получим все информацию, необходимую для решения первого пункта. Перепишем уравнение в виде $3n = 5(2x - y)$.
Справа стоит число, которое делиться на 5. Значит слева тоже должно стоять число, которое делиться на 5, иначе уравнение не имеет решений в целых числах. Но для того, чтобы $3n$ делилось на 5, нужно, чтобы n делилось на 5. То есть, n - какое-то из чисел: 5, 10,15 ... 40, 45, 50... Единственное n, которое удовлетворяет условию $45 < n < 55$ это 50. Значит, если такой набор и существует, то количество целых чисел равно 50!
б) Учитывая, что $n = 50, $ перепишем уравнение $3n = 10x - 5y$ следующим образом:
$150 = 10x - 5y; \\ 2x = 30 + y;\\ x = 15 + \frac{y}{2}$
Во-первых, мы заметили, что у - число четное. Давайте посмотрим, что же здесь больше $x$ или $y$. Если число $y$ - маленькое, то $x$ - точно больше (например, если $y = 30$, то $x = 17$). Так же не трудно заметить, что если $y = 30, $ то и $x = 30$. При $y > 30$ выполняется неравенство $x < y$ (например, если $y = 32$, то $ x = 31$), а при $y < 30$ наоборот, $x > y$. (Например, если $y = 28$, то $x = 29$). Но $x + y \leq 50$, так как всего на доске 50 чисел. Значит, $y$ не может быть больше 30. А значит, $x > y$. Или количество положительных чисел больше количества отрицательных.
в)В третьем пункте нас просят найти максимальное возможное количество отрицательных чисел. В пункте "б" мы как раз получили те уравнения и неравенства, из которых можно это оценить:
$x = \frac{y}{2} + 15 \\ x + y \leq 50$
Подставим $x$ из уравнения в неравенство. Решая неравенство относительно y, получим, что $y \leq \frac{70}{3}.$ Но мы помним, что $y$ - целое и четное, а значит $y \leq 22.$
Вам еще необходимо привести пример, подтверждающий вашу оценку. Не стоит об этом забывать: за очень простое действие вы получите еще один балл. За примером далеко ходить не будем: пусть у нас в наборе 26 "десяток", 22 "минус пятерки", а остальные нули. Сумма равна 150 - все верно, среднее арифметическое положительных и отрицательных чисел, очевидно, равны 10 и -5 соответственно.