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番外 · 题谱 · 2014 · P4

2014 USAMO 第 4 题

数论 · 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 2014 P4 number-theory

Let kk be a positive integer. Two players AA and BB play a game on an infinite grid of regular hexagons. Initially all the grid cells are empty. Then the players alternately take turns with AA moving first. In his move, AA may choose two adjacent hexagons in the grid which are empty and place a counter in both of them. In his move, BB may choose any counter on the board and remove it. If at any time there are kk consecutive grid cells in a line all of which contain a counter, AA wins. Find the minimum value of kk for which AA cannot win in a finite number of moves, or prove that no such minimum value exists.

kk 为正整数。两个玩家 AABB 在无限的正六边形网格上玩游戏。最初所有网格单元都是空的。然后玩家轮流轮流,AA 首先移动。在他的行动中,AA 可以选择网格中两个相邻的空六边形,并在其中放置一个指示物。在他的行动中,BB 可以选择棋盘上的任何指示物并将其移除。如果在任何时候一行中有 kk 个连续的网格单元,并且所有网格单元都包含计数器,则 AA 获胜。找出 kk 的最小值,使得 AA 在有限步数中无法获胜,或者证明不存在这样的最小值。

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。2014 年 USAMO P4 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?