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番外 · 题谱 · 2024 · P13

2024 IMO Shortlist C5

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 C5 combinatorics

Let NN be a positive integer. Geoff and Ceri play a game in which they start by writing the numbers 1,2,,N1,2,\ldots,N on a board. They then take turns to make a move, starting with Geoff. Each move consists of choosing a pair of integers (k,n)(k,n), where k0k\ge 0 and nn is one of the integers on the board, and then erasing every integer ss on the board such that 2kns2^k\mid n-s. The game continues until the board is empty. The player who erases the last integer on the board loses.

Determine all values of NN for which Geoff can ensure that he wins, no matter how Ceri plays.

NN 为正整数。Geoff 和 Ceri 玩一个游戏:开始时把数字 1,2,,N1,2,\ldots,N 写在黑板上。两人轮流操作,Geoff 先手。每次操作选择一对整数 (k,n)(k,n),其中 k0k\ge 0,且 nn 是黑板上现有的一个整数;然后擦去黑板上所有满足 2kns2^k\mid n-s 的整数 ss。游戏持续到黑板为空为止。擦去黑板上最后一个整数的玩家输。

确定所有 NN,使得无论 Ceri 如何应对,Geoff 都能保证获胜。

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 C5 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?