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番外 · 题谱 · 2006 · P10

2006 IMO Shortlist C4

组合 · P3/P6 · 压轴题

题面据 IMO Shortlist 可核档案整理;中文题意为本站自译,公式请以原始来源为准。

IMO Shortlist 2006 C4 combinatorics

A cake has the form of an n×nn \times n square composed of n2n^{2} unit squares. Strawberries lie on some of the unit squares so that each row or column contains exactly one strawberry; call this arrangement A\mathcal{A}. Let B\mathcal{B} be another such arrangement. Suppose that every grid rectangle with one vertex at the top left corner of the cake contains no fewer strawberries of arrangement B\mathcal{B} than of arrangement A\mathcal{A}. Prove that arrangement B\mathcal{B} can be obtained from A\mathcal{A} by performing a number of switches, defined as follows: A switch consists in selecting a grid rectangle with only two strawberries, situated at its top right corner and bottom left corner, and moving these two strawberries to the other two corners of that rectangle. (Taiwan)

蛋糕的形状是由 n2n^{2} 个单位正方形组成的 n×nn \times n 正方形。草莓位于某些单位方块上,以便每一行或每一列恰好包含一个草莓;称这种排列为A\mathcal{A}。让 B\mathcal{B} 是另一个这样的安排。假设蛋糕左上角有一个顶点的每个网格矩形包含的排列 B\mathcal{B} 的草莓不少于排列 A\mathcal{A} 的草莓。证明B\mathcal{B}可以通过执行多个切换从A\mathcal{A}获得,定义如下:切换包括选择一个只有两个草莓的网格矩形,位于其右上角和左下角,并将这两个草莓移动到该矩形的另外两个角。 (台湾)

提示 1

先决定对象是什么:集合、图、排列、颜色、路径,还是一次操作后的状态。

提示 2

找一个极端对象、双计数式、不变量,或把限制转成图上的局部条件。

提示 3

把局部限制累加成全局矛盾,或给出覆盖全部情形的构造。

完整解答

这页先给题面、题型和提示阶梯,完整证明留给读者逐步展开。2006 年 IMO Shortlist C4 可先归入组合:第一步把题设翻成对象、条件、目标三行;第二步沿提示寻找不变量、标准构型或关键变形;第三步补齐边界情形,并回到题目原要求核对。

这题适合先独立想一轮再打开提示。不要急着搜索完整解答,先问自己:题面里最硬的限制是哪一句?