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番外 · 闲灯 / 中国数学奥林匹克 / P4 · combinatorics

2012 CMO 第 4 题

题面据中国数学奥林匹克 / AoPS 可核档案整理;中文题意为本站自译,英文行为来源英译摘要,公式请以原始来源为准。

CMO 2012 P4 combinatorics

Let pp be a prime. We arrange the numbers in {1,2,,p2}{\{1,2,\ldots ,p^2} \} as a p×pp \times p matrix A=(aij)A = ( a_{ij} ) . Next we can select any row or column and add 11 to every number in it, or subtract 11 from every number in it. We call the arrangement *good* if we can change every number of the matrix to 00 in a finite number of such moves. How many good arrangements are there?

pp 为素数。我们将 {1,2,,p2}{\{1,2,\ldots ,p^2} \} 中的数字排列为 p×pp \times p 矩阵 A=(aij)A = ( a_{ij} ) 。接下来,我们可以选择任何行或列,并将 11 添加到其中的每个数字,或从其中的每个数字减去 11。如果我们能够在有限次数的此类移动中将矩阵的每个数字更改为 00,我们称这种排列为*好*。有多少好的安排?

提示 1

先决定要数什么对象,或把关系画成图。

提示 2

找一个极端对象、双计数式或不变量。

提示 3

把局部限制累加成全局矛盾或构造。

完整解答

题面已直接收录。先把 2012 年 CMO 第 4 题的条件整理成对象、关系、目标三部分;再沿提示寻找不变量、标准构型或关键变形;最后补齐边界情形,并回到原题要求核对。