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番外 · 题谱 · 2022 · P16

2022 IMO Shortlist C8

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 2022 C8 combinatorics

Alice fills the fields of an n×nn \times n board with numbers from 1 to n2n^{2}, each number being used exactly once. She then counts the total number of good paths on the board. A good path is a sequence of fields of arbitrary length (including 1) such that: (i) The first field in the sequence is one that is only adjacent to fields with larger numbers, (ii) Each subsequent field in the sequence is adjacent to the previous field, (iii) The numbers written on the fields in the sequence are in increasing order. Two fields are considered adjacent if they share a common side. Find the smallest possible number of good paths Alice can obtain, as a function of nn. (Serbia)

Alice 用从 1 到 n2n^{2} 的数字填充 n×nn \times n 棋盘的字段,每个数字仅使用一次。然后她计算板上好路径的总数。好的路径是任意长度(包括 1)的字段序列,这样:(i)序列中的第一个字段仅与数字较大的字段相邻,(ii)序列中的每个后续字段与前一个字段相邻,(iii)序列中字段上写的数字按递增顺序排列。如果两个字段共享公共边,则认为它们是相邻的。求 Alice 可以获得的尽可能少的好路径,作为 nn 的函数。 (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。2022 年 IMO Shortlist C8 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?