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番外 · 题谱 · 2012 · P8

2012 IMO Shortlist C1

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 2012 C1 combinatorics

Several positive integers are written in a row. Iteratively, Alice chooses two adjacent numbers xx and yy such that x>yx>y and xx is to the left of yy, and replaces the pair (x,y)(x, y) by either (y+1,x)(y+1, x) or (x1,x)(x-1, x). Prove that she can perform only finitely many such iterations.

几个正整数连续写入。迭代地,Alice 选择两个相邻的数字 xxyy,使得 x>yx>yxx 位于 yy 的左侧,并用 (y+1,x)(y+1, x)(x1,x)(x-1, x) 替换 (x,y)(x, y) 对。证明她只能执行有限多次这样的迭代。

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。2012 年 IMO Shortlist C1 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?