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番外 · 题谱 · 2023 · P13

2023 IMO Shortlist C6

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 2023 C6 combinatorics

Let NN be a positive integer, and consider an N×NN \times N grid. A right-down path is a sequence of grid cells such that each cell is either one cell to the right of or one cell below the previous cell in the sequence. A right-up path is a sequence of grid cells such that each cell is either one cell to the right of or one cell above the previous cell in the sequence. Prove that the cells of the N×NN \times N grid cannot be partitioned into less than NN right-down or right-up paths. For example, the following partition of the 5×55 \times 5 grid uses 5 paths. (Canada)

NN 为正整数,并考虑 N×NN \times N 网格。从右向下的路径是一系列网格单元,其中每个单元格要么是序列中前一个单元格右侧的一个单元格,要么是序列中前一个单元格下方的一个单元格。右上路径是一系列网格单元,其中每个单元是序列中前一个单元右侧的一个单元或上方的一个单元。证明 N×NN \times N 网格的单元格不能划分为小于 NN 的右下或右上路径。例如,以下 5×55 \times 5 网格的分区使用 5 个路径。 (加拿大)

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。2023 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?