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番外 · 题谱 · 2010 · P12

2010 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 2010 C4 combinatorics

Six stacks S1,,S6S_{1}, \ldots, S_{6} of coins are standing in a row. In the beginning every stack contains a single coin. There are two types of allowed moves: Move 1: If stack SkS_{k} with 1k51 \leq k \leq 5 contains at least one coin, you may remove one coin from SkS_{k} and add two coins to Sk+1S_{k+1}. Move 2: If stack SkS_{k} with 1k41 \leq k \leq 4 contains at least one coin, then you may remove one coin from SkS_{k} and exchange stacks Sk+1S_{k+1} and Sk+2S_{k+2}. Decide whether it is possible to achieve by a sequence of such moves that the first five stacks are empty, whereas the sixth stack S6S_{6} contains exactly 2010201020102010^{2010^{2010}} coins. Same as Problem C4, but the constant 2010201020102010^{2010^{2010}} is replaced by 201020102010^{2010}. (Netherlands) Answer. Yes (in both variants of the problem). There exists such a sequence of moves.

六堆 S1,,S6S_{1}, \ldots, S_{6} 硬币排成一排。一开始,每叠硬币都包含一枚硬币。允许的移动有两种类型: 移动 1:如果 SkS_{k}1k51 \leq k \leq 5 堆叠至少包含一枚硬币,则可以从 SkS_{k} 中移除一枚硬币,并向 Sk+1S_{k+1} 添加两枚硬币。步骤2:如果 1k41 \leq k \leq 4 的堆栈 SkS_{k} 包含至少一枚硬币,那么您可以从 SkS_{k} 中取出一枚硬币并交换堆栈 Sk+1S_{k+1}Sk+2S_{k+2}。决定是否可以通过一系列此类移动来实现前五个堆栈为空,而第六个堆栈 S6S_{6} 恰好包含 2010201020102010^{2010^{2010}} 硬币。与问题 C4 相同,但常数 2010201020102010^{2010^{2010}} 被替换为 201020102010^{2010}。 (荷兰)回答。是的(在问题的两种变体中)。存在这样的一系列动作。

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。2010 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?