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 and be distinct positive integers. The following infinite process takes place on an initially empty board. (i) If there is at least a pair of equal numbers on the board, we choose such a pair and increase one of its components by and the other by . (ii) If no such pair exists, we write down two times the number 0 . Prove that, no matter how we make the choices in , operation (ii) will be performed only finitely many times. (Serbia)
令 和 为不同的正整数。以下无限过程发生在最初为空的板上。 (i) 如果棋盘上至少有一对相同的数字,我们选择这样的一对,并将其中一个分量增加 ,另一个分量增加 。 (ii) 如果不存在这样的对,我们写下两倍的数字 0 。证明,无论我们如何在 中做出选择,操作 (ii) 都只会执行有限次。 (塞尔维亚)
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。2018 年 IMO Shortlist C6 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?