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番外 · 题谱 · 2024 · P15

2024 IMO Shortlist C7

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 C7 combinatorics

Let NN be a positive integer and let a1,a2,a_1,a_2,\ldots be an infinite sequence of positive integers. Suppose that, for each n>Nn>N, ana_n is equal to the number of times an1a_{n-1} appears in the list a1,a2,,an1a_1,a_2,\ldots,a_{n-1}.

Prove that at least one of the sequences a1,a3,a5,a_1,a_3,a_5,\ldots and a2,a4,a6,a_2,a_4,a_6,\ldots is eventually periodic.

NN 为正整数,a1,a2,a_1,a_2,\ldots 为一个正整数无限数列。假设对每个 n>Nn>Nana_n 等于 an1a_{n-1} 在列表 a1,a2,,an1a_1,a_2,\ldots,a_{n-1} 中出现的次数。

证明数列 a1,a3,a5,a_1,a_3,a_5,\ldotsa2,a4,a6,a_2,a_4,a_6,\ldots 中至少有一个最终是周期的。

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 C7 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?