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番外 · 题谱 · 2014 · P8

2014 IMO Shortlist C2

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 2014 C2 combinatorics

We have 2m2^{m} sheets of paper, with the number 1 written on each of them. We perform the following operation. In every step we choose two distinct sheets; if the numbers on the two sheets are aa and bb, then we erase these numbers and write the number a+ba+b on both sheets. Prove that after m2m1m 2^{m-1} steps, the sum of the numbers on all the sheets is at least 4m4^{m}. (Iran)

We have 2m2^{m} sheets of paper, with the number 1 written on each of them.我们执行以下操作。在每一步中,我们选择两张不同的纸; if the numbers on the two sheets are aa and bb, then we erase these numbers and write the number a+ba+b on both sheets.证明经过m2m1m 2^{m-1}步后,所有纸上的数字之和至少为4m4^{m}。 (伊朗)

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。2014 年 IMO Shortlist C2 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?