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。
Let be a positive integer. Denote by the set of points with integer coordinates such that
A path is a sequence of distinct points in such that, for , the distance between and is (in other words, the points and are neighbors in the lattice of points with integer coordinates). Prove that the points in cannot be partitioned into fewer than paths (a partition of into paths is a set of nonempty paths such that each point in appears in exactly one of the paths in ).
令 为正整数。用 表示具有整数坐标的点集 ,使得
$$
\左|x\右| + \left|y + \frac {1}{2}\right| <n
$$
路径是 中一系列不同的点 ,这样,对于 , 和 是 (换句话说,点 和 是具有整数坐标的点阵中的邻居)。证明 中的点不能划分为少于 路径(将 划分为 路径是 个非空路径的 集合,使得 中的每个点恰好出现在 中的 路径之一中)。
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。2008 年 USAMO P3 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?