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番外 · 题谱 · 2011 · P6

2011 USAMO 第 6 题

组合 · P3/P6 · 压轴题

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 2011 P6 combinatorics

Let AA be a set with ∣A∣=225|A| = 225, meaning that AA has 225 elements. Suppose further that there are eleven subsets A1A_1, …\dots, A11A_{11} of AA such that ∣Ai∣=45|A_i | = 45 for 1≤i≤111 \le i \le 11 and ∣Ai∩Aj∣=9|A_i \cap A_j| = 9 for 1≤i<j≤111 \le i < j \le 11. Prove that ∣A1∪A2∪⋯∪A11∣≥165|A_1 \cup A_2 \cup \dots \cup A_{11}| \ge 165, and give an example for which equality holds.

令 AA 为 ∣A∣的集合=225|A| 的集合= 225,表示AA有225个元素。进一步假设 AA 有 11 个子集 A1A_1、…\dots、A11A_{11},使得 ∣Ai∣=45|A_i | = 45 为 1≤i≤111 \le i \le 11 和 ∣Ai∩Aj∣=9|A_i \cap A_j| = 9 1 1≤i<j≤111 \le i < j \le 11。证明 ∣A1∪A2∪⋯∪A11∣≥165|A_1 \cup A_2 \cup \dots \cup A_{11}| \ge 165,并给出一个等式成立的例子。

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。2011 年 USAMO P6 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?