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番外 · 题谱 · 2022 · P17

2022 IMO Shortlist C9

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 C9 combinatorics

Let Z0\mathbb{Z}_{\geq 0} be the set of non-negative integers, and let f:Z0×Z0Z0f: \mathbb{Z}_{\geq 0} \times \mathbb{Z}_{\geq 0} \rightarrow \mathbb{Z}_{\geq 0} be a bijection such that whenever f(x1,y1)>f(x2,y2)f\left(x_{1}, y_{1}\right)>f\left(x_{2}, y_{2}\right), we have f(x1+1,y1)>f(x2+1,y2)f\left(x_{1}+1, y_{1}\right)>f\left(x_{2}+1, y_{2}\right) and f(x1,y1+1)>f(x2,y2+1)f\left(x_{1}, y_{1}+1\right)>f\left(x_{2}, y_{2}+1\right). Let NN be the number of pairs of integers (x,y)(x, y), with 0x,y<1000 \leq x, y<100, such that f(x,y)f(x, y) is odd. Find the smallest and largest possible value of NN.

Z0\mathbb{Z}_{\geq 0} 为非负整数集合,并令 f:Z0×Z0Z0f: \mathbb{Z}_{\geq 0} \times \mathbb{Z}_{\geq 0} \rightarrow \mathbb{Z}_{\geq 0} 为双射,每当 f(x1,y1)>f(x2,y2)f\left(x_{1}, y_{1}\right)>f\left(x_{2}, y_{2}\right),我们有 f(x1+1,y1)>f(x2+1,y2)f\left(x_{1}+1, y_{1}\right)>f\left(x_{2}+1, y_{2}\right)f\left(x_{1}, y_{1}+1\right)>f\left(x_{2}, y_{2}+1\右)。令NN 为整数对(x,y)(x, y) 的数量,其中0x,y<1000 \leq x, y<100,使得f(x,y)f(x, y) 为奇数。求 NN 的最小和最大可能值。

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 C9 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?