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番外 · 题谱 · 2008 · P13

2008 IMO Shortlist C6

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 2008 C6 combinatorics

For n2n \geq 2, let S1,S2,,S2nS_{1}, S_{2}, \ldots, S_{2^{n}} be 2n2^{n} subsets of A={1,2,3,,2n+1}A=\left\{1,2,3, \ldots, 2^{n+1}\right\} that satisfy the following property: There do not exist indices aa and bb with a<ba<b and elements x,y,zAx, y, z \in A with x<y<zx<y<z such that y,zSay, z \in S_{a} and x,zSbx, z \in S_{b}. Prove that at least one of the sets S1,S2,,S2nS_{1}, S_{2}, \ldots, S_{2^{n}} contains no more than 4n4 n elements.

对于 n2n \geq 2,设 S1S2S2nS_{1}、S_{2}、\ldots、S_{2^{n}}A={1,2,3,,2n+1}A=\left\{1,2,3, \ldots, 2^{n+1}\right\}2n2^{n} 子集,且满足以下性质:不存在索引 aabba<ba<b 和元素 x,y,zAx, y, z \in Ax<y<zx<y<z 使得 y,zSay, z \in S_{a}x,zSbx, z \in S_{b}。证明集合 S1,S2,,S2nS_{1}, S_{2}, \ldots, S_{2^{n}} 中至少有一个包含不超过 4n4 n 个元素。

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。2008 年 IMO Shortlist C6 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?