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番外 · 题谱 · 2011 · P10

2011 Putnam B4

数论 · P3/P6 · 压轴题

题面据 Putnam 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://kskedlaya.org/putnam-archive/2011.pdf。

Putnam 2011 B4 number-theory

In a tournament, 2011 players meet 2011 times to play a
multiplayer game. Every game is played by all 2011 players together and
ends with each of the players either winning or losing. The standings
are kept in two 2011×20112011 \times 2011 matrices, T=(Thk)T = (T_{hk}) and $W =
(W_{hk}).Initially,. Initially,T=W=0.Aftereverygame,forevery. After every game, for every(h,k)$ (including
for h=kh=k), if players hh and kk tied (that is, both won or both lost),
the entry ThkT_{hk} is increased by 1, while if player hh won and player kk
lost, the entry WhkW_{hk} is increased by 1 and WkhW_{kh} is decreased by 1.

Prove that at the end of the tournament, det(T+iW)\det(T+iW) is a non-negative

integer divisible by 220102^{2010}.

在一场锦标赛中,2011 年的选手与 2011 年的选手相遇,进行一场比赛

多人游戏。每场比赛均由 2011 年所有球员一起参加,并且

以每个玩家获胜或失败而结束。积分榜

保存在两个 2011×20112011 \times 2011 矩阵中,T=(Thk)T = (T_{hk}) 和 $W =

(W_{hk})。最初,。最初,T=W=0。每场比赛结束后,对于每。每场比赛结束后,对于每(h,k)$(包括

对于 h=kh=k),如果玩家 hhkk 平局(即都赢了或都输了),

条目 ThkT_{hk} 增加 1,而如果玩家 hh 获胜且玩家 kk

丢失,条目 WhkW_{hk} 增加 1,WkhW_{kh} 减少 1。

证明在锦标赛结束时,det(T+iW)\det(T+iW) 是非负数
能被 220102^{2010} 整除的整数。

提示 1

先看同余、整除、最大公因数和 p 进赋值。

提示 2

把整数条件转成同余方程、指数比较或下降过程。

提示 3

若要存在性,用构造;若要唯一性,用最小反例、无限下降或模限制。

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。2011 年 Putnam B4 可先归入数论: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?