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番外 · 题谱 · 2009 · P10

2009 IMO Shortlist C3

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 2009 C3 combinatorics

RUS Let nn be a positive integer. Given a sequence ε1,,εn1\varepsilon_{1}, \ldots, \varepsilon_{n-1} with εi=0\varepsilon_{i}=0 or εi=1\varepsilon_{i}=1 for each i=1,,n1i=1, \ldots, n-1, the sequences a0,,ana_{0}, \ldots, a_{n} and b0,,bnb_{0}, \ldots, b_{n} are constructed by the following rules: a0=b0=1,a1=b1=7,ai+1={2ai1+3ai, if εi=0,3ai1+ai, if εi=1, for each i=1,,n1,bi+1={2bi1+3bi, if εni=0,3bi1+bi, if εni=1, for each i=1,,n1.\begin{gathered} a_{0}=b_{0}=1, \quad a_{1}=b_{1}=7, \\ a_{i+1}=\left\{\begin{array}{ll} 2 a_{i-1}+3 a_{i}, & \text { if } \varepsilon_{i}=0, \\ 3 a_{i-1}+a_{i}, & \text { if } \varepsilon_{i}=1, \end{array} \text { for each } i=1, \ldots, n-1,\right. \\ b_{i+1}=\left\{\begin{array}{ll} 2 b_{i-1}+3 b_{i}, & \text { if } \varepsilon_{n-i}=0, \\ 3 b_{i-1}+b_{i}, & \text { if } \varepsilon_{n-i}=1, \end{array} \text { for each } i=1, \ldots, n-1 .\right. \end{gathered} Prove that an=bna_{n}=b_{n}.

RUS 令nn 为正整数。给定序列 ε1,,εn1\varepsilon_{1}, \ldots, \varepsilon_{n-1},其中 εi=0\varepsilon_{i}=0εi=1\varepsilon_{i}=1,对于每个 i=1,,n1i=1, \ldots, n-1,构造序列 a0,,ana_{0}, \ldots, a_{n}b0,,bnb_{0}, \ldots, b_{n}遵循以下规则: \begin{gathered} a_{0}=b_{0}=1, \quad a_{1}=b_{1}=7, \\ a_{i+1}=\left\{\begin{array}{ll} 2 a_{i-1}+3 a_{i}, & \text { if } \varepsilon_{i}=0, \\ 3 a_{i-1}+a_{i}, & \text { if } \varepsilon_{i}=1, \end{array} \text { 对于每个 } i=1, \ldots, n-1,\right。 \\ b_{i+1}=\left\{\begin{array}{ll} 2 b_{i-1}+3 b_{i}, & \text { if } \varepsilon_{n-i}=0, \\ 3 b_{i-1}+b_{i}, & \text { if } \varepsilon_{n-i}=1, \end{array} \text { 对于每个 } i=1, \ldots, n-1 .\右。 \end{聚集}证明an=bna_{n}=b_{n}

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。2009 年 IMO Shortlist C3 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?