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。
Let be an integer. Consider all circular arrangements of the numbers ; the rotations of an arrangement are considered to be equal. A circular arrangement is called beautiful if, for any four distinct numbers with , the chord joining numbers and does not intersect the chord joining numbers and . Let be the number of beautiful arrangements of . Let be the number of pairs of positive integers such that and . Prove that (Russia)
设 为整数。考虑数字 的所有循环排列;排列的 轮次被认为是相等的。如果对于任何四个不同的数字 且 来说,圆形排列被称为美丽的,并且和弦连接数字 和 不与和弦连接数字 和 相交。令 为 的漂亮排列的数量。令 为正整数对 的数量,使得 且 。证明(俄罗斯)
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。2013 年 IMO Shortlist C7 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?