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番外 · 题谱 · 2024 · P16

2024 IMO Shortlist C8

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 C8 combinatorics

Let nn be a positive integer. Given an n×nn\times n board, the unit cell in the top left corner is initially coloured black, and the other cells are coloured white. We then apply a series of colouring operations to the board. In each operation, we choose a 2×22\times 2 square with exactly one cell coloured black and we colour the remaining three cells of that 2×22\times 2 square black.

Determine all values of nn such that we can colour the whole board black.

nn 为正整数。给定一个 n×nn\times n 棋盘,左上角的单位格初始为黑色,其余格子为白色。接着对棋盘进行一系列染色操作。每次操作选择一个恰有一个黑格的 2×22\times 2 方块,并把这个 2×22\times 2 方块中的另外三个格子染成黑色。

确定所有 nn,使得可以把整个棋盘染成黑色。

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 C8 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?