При N=12, нумерация вагонов начинается с 0.
2^4=(3+1)*2^2=12+2^2 - попадаем в 4й вагон
2^5=(3+1)*2^3=12*2+2^3 - 8й вагон
2^6=(3+1)*2^4=12*2^2+2^4=12*2^2+12+2^2=12(2^2+1)+2 ^2 - 4й вагон
2^7=(3+1)*2^5=12*2^3+2^5=12*2^3+12*2+2^3=12(2^3+2) +2^3 - 8й вагон
и т.д., согласно принципу индукции, шагая по степеням двойки, мы всегда будем попадать либо в 4й либо в 8й вагон. И чего нам это даст? Или я не так вас поняла?