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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / C6 · combinatorics

2006 IMO Shortlist C6

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 2006 C6 combinatorics

A holey triangle is an upward equilateral triangle of side length nn with nn upward unit triangular holes cut out. A diamond is a 6012060^{\circ}-120^{\circ} unit rhombus. Prove that a holey triangle TT can be tiled with diamonds if and only if the following condition holds: Every upward equilateral triangle of side length kk in TT contains at most kk holes, for 1kn1 \leq k \leq n. (Colombia)

有孔三角形是边长 nn 的向上等边三角形,并切有 nn 向上的单位三角形孔。钻石是一个 6012060^{\circ}-120^{\circ} 单位菱形。证明有孔三角形 TT 可以用菱形平铺,当且仅当以下条件成立:TT 中边长 kk 的每个向上等边三角形最多包含 kk 个孔,即 1kn1 \leq k \leq n。 (哥伦比亚)

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。2006 年 IMO Shortlist C6 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?