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番外 · 题谱 · 2024 · P12

2024 IMO Shortlist C4

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。 PDF:https://www.imo-official.org/problems/IMO2024SL.pdf。

IMO Shortlist 2024 C4 combinatorics

On a board with 20242024 rows and 20232023 columns, Turbo the snail tries to move from the first row to the last row. On each attempt, he chooses to start on any cell in the first row, then moves one step at a time to an adjacent cell sharing a common side. He wins if he reaches any cell in the last row. However, there are 20222022 predetermined, hidden monsters in 20222022 of the cells, one in each row except the first and last rows, such that no two monsters share the same column. If Turbo unfortunately reaches a cell with a monster, his attempt ends and he is transported back to the first row to start a new attempt. The monsters do not move.

Suppose Turbo is allowed to take nn attempts. Determine the minimum value of nn for which he has a strategy that guarantees reaching the last row, regardless of the locations of the monsters.

在一个有 20242024 行、20232023 列的棋盘上,蜗牛 Turbo 试图从第一行走到最后一行。每次尝试时,他可以选择第一行的任意格子作为起点,然后每步移动到一个有公共边的相邻格子。若他到达最后一行的任意格子,则获胜。然而,有 20222022 个预先固定但隐藏的怪物分别藏在 20222022 个格子中,除第一行和最后一行外每行恰有一个怪物,且没有两个怪物在同一列。若 Turbo 不幸走到有怪物的格子,本次尝试结束,他被送回第一行开始新的尝试。怪物不会移动。

假设 Turbo 可以尝试 nn 次。求 nn 的最小值,使得无论怪物位置如何,他都有策略保证到达最后一行。

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。2024 年 IMO Shortlist C4 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?