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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / C7 · combinatorics

2010 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 2010 C7 combinatorics

Let P1,,PsP_{1}, \ldots, P_{s} be arithmetic progressions of integers, the following conditions being satisfied: (i) each integer belongs to at least one of them; (ii) each progression contains a number which does not belong to other progressions. Denote by nn the least common multiple of steps of these progressions; let n=p1α1pkαkn=p_{1}^{\alpha_{1}} \ldots p_{k}^{\alpha_{k}} be its prime factorization. Prove that s1+i=1kαi(pi1)s \geq 1+\sum_{i=1}^{k} \alpha_{i}\left(p_{i}-1\right) (Germany)

P1,,PsP_{1}, \ldots, P_{s} 为整数的算术级数,满足以下条件: (i) 每个整数至少属于其中一个; (ii) 每个级数包含一个不属于其他级数的数字。用 nn 表示这些级数的最小公倍数;设 n=p1α1pkαkn=p_{1}^{\alpha_{1}} \ldots p_{k}^{\alpha_{k}} 为其素因数分解。证明 s1+i=1kαi(pi1)s \geq 1+\sum_{i=1}^{k} \alpha_{i}\left(p_{i}-1\right) (德国)

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。2010 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?