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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / S15 · number-theory

2004 IMO Shortlist S15

题面据 IMO Shortlist 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。

IMO Shortlist 2004 S15 number-theory

The following operation is allowed on a finite graph: Choose an arbitrary cycle of length 4 (if there is any), choose an arbitrary edge in that cycle, and delete it from the graph. For a fixed integer n4{n\ge 4} , find the least number of edges of a graph that can be obtained by repeated applications of this operation from the complete graph on nn vertices (where each pair of vertices are joined by an edge).

*Proposed by Norman Do, Australia*

在有限图上允许进行以下操作:选择长度为 4 的任意环(如果有),选择该环中的任意边,并将其从图中删除。对于固定整数 n4{n\ge 4} ,找到通过在 nn 个顶点(其中每对顶点由一条边连接)上的完整图上重复应用此操作可以获得的图的最少边数。

*由澳大利亚 Norman Do 提出*

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。2004 年 IMO Shortlist S15 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?