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番外 · 题谱 · 2018 · P2

2018 Putnam A2

组合 · P2/P5 · 中段题

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/2018.pdf。

Putnam 2018 A2 combinatorics

Let S1,S2,,S2n1S_1, S_2, \dots, S_{2^n-1} be the nonempty subsets of {1,2,,n}\{1,2,\dots,n\} in some order, and let

MM be the (2n1)×(2n1)(2^n-1) \times (2^n-1) matrix whose (i,j)(i,j) entry is

$$

m_{ij} = \begin{cases} 0 & \text{if }S_i \cap S_j = \emptyset; \\

1 & \text{otherwise.}

\end{cases}

$$

Calculate the determinant of MM.

S1,S2,,S2n1S_1, S_2, \dots, S_{2^n-1}{1,2,,n}\{1,2,\dots,n\} 按某种顺序的非空子集,并令

MM(2n1)×(2n1)(2^n-1) \times (2^n-1) 矩阵,其 (i,j)(i,j) 条目为

$$

m_{ij} = \begin{cases} 0 & \text{if }S_i \cap S_j = \emptyset; \\

1 & \text{否则。}

\结束{案例}

$$

计算 MM 的行列式。

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。2018 年 Putnam A2 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?