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番外 · 题谱 · 1999 · P1

1999 USAMO 第 1 题

组合 · P1/P4 · 起手题

题面据 USAMO 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。

USAMO 1999 P1 combinatorics

Some checkers placed on an n×nn\times n checkerboard satisfy the following conditions:

(a) every square that does not contain a checker shares a side with one that does;

(b) given any pair of squares that contain checkers, there is a sequence of squares containing checkers, starting and ending with the given squares, such that every two consecutive squares of the sequence share a side.

Prove that at least (n22)/3(n^{2}-2)/3 checkers have been placed on the board.

放置在n×nn\times n棋盘上的一些棋子满足以下条件:

(a) 每个不包含棋子的方格与包含方格的方格共享一条边;

(b) 给定任意一对包含棋子的方格,存在包含棋子的方格序列,以给定方格开始和结束,使得该序列的每两个连续方格共享一条边。

证明棋盘上至少放置了 (n22)/3(n^{2}-2)/3 个棋子。

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。1999 年 USAMO P1 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?