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。
Sir Alex plays the following game on a row of 9 cells. Initially, all cells are empty. In each move, Sir Alex is allowed to perform exactly one of the following two operations: (1) Choose any number of the form , where is a non-negative integer, and put it into an empty cell. (2) Choose two (not necessarily adjacent) cells with the same number in them; denote that number by . Replace the number in one of the cells with and erase the number in the other cell. At the end of the game, one cell contains the number , where is a given positive integer, while the other cells are empty. Determine the maximum number of moves that Sir Alex could have made, in terms of . (Thailand)
亚历克斯爵士在一排 9 个格子上玩以下游戏。最初,所有单元格都是空的。在每次移动中,Alex 爵士都可以执行以下两种操作之一: (1) 选择 形式的任意数字,其中 是非负整数,并将其放入空单元格中。 (2) 选择两个(不一定是相邻的)数字相同的单元格;用 表示该数字。将其中一个单元格中的数字替换为 并删除另一个单元格中的数字。游戏结束时,一个单元格包含数字 ,其中 是给定的正整数,而其他单元格为空。确定 Alex 爵士可以采取的最大步数,以 为单位。 (泰国)
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。2017 年 IMO Shortlist C3 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?