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 a set of points in the plane, no three of which are collinear. Initially these points are connected with segments so that each point in is the endpoint of exactly two segments. Then, at each step, one may choose two segments and sharing a common interior point and replace them by the segments and if none of them is present at this moment. Prove that it is impossible to perform or more such moves. (Russia)
令 为平面上的一组 点,其中没有三个点共线。最初,这些点与 线段连接,以便 中的每个点恰好是两个线段的端点。然后,在每一步中,可以选择共享公共内点的两个线段和,并且如果此时它们都不存在,则用线段和替换它们。证明不可能执行 或更多这样的动作。 (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。2014 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?