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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / C7 · combinatorics

2007 IMO Shortlist C7

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 2007 C7 combinatorics

Let α<352\alpha<\frac{3-\sqrt{5}}{2} be a positive real number. Prove that there exist positive integers nn and p>α2np>\alpha \cdot 2^{n} for which one can select 2p2 p pairwise distinct subsets S1,,Sp,T1,,TpS_{1}, \ldots, S_{p}, T_{1}, \ldots, T_{p} of the set {1,2,,n}\{1,2, \ldots, n\} such that SiTjS_{i} \cap T_{j} \neq \varnothing for all 1i,jp1 \leq i, j \leq p. (Austria)

α<352\alpha<\frac{3-\sqrt{5}}{2} 为正实数。证明存在正整数 nnp>α2np>\alpha \cdot 2^{n},可以选择集合 {1,2,,n}\{1,2, \ldots, n\}2p2 p 成对不同子集 S1,,Sp,T1,,TpS_{1}, \ldots, S_{p}, T_{1}, \ldots, T_{p} 使得 SiTj对于所有S_{i} \cap T_{j} \neq对于所有1 \leq i, j \leq p,\varnothing。 (奥地利)

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。2007 年 IMO Shortlist C7 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?