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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / C4 · combinatorics

2014 IMO Shortlist C4

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 2014 C4 combinatorics

Construct a tetromino by attaching two 2×12 \times 1 dominoes along their longer sides such that the midpoint of the longer side of one domino is a corner of the other domino. This construction yields two kinds of tetrominoes with opposite orientations. Let us call them Sand Z-tetrominoes, respectively. S-tetrominoes Z-tetrominoes Assume that a lattice polygon PP can be tiled with S-tetrominoes. Prove than no matter how we tile PP using only S- and Z-tetrominoes, we always use an even number of Z-tetrominoes. (Hungary)

通过沿其较长边连接两个 2×12 \times 1 多米诺骨牌来构建四块骨牌,使得一个多米诺骨牌较长边的中点是另一个多米诺骨牌的角。这种结构产生了两种方向相反的四格骨牌。让我们分别称它们为 Sand Z-tetrominoes。 S-四格骨牌 Z-四格骨牌 假设格子多边形 PP 可以用 S-四格骨牌平铺。证明无论我们如何仅使用 S- 和 Z-四联骨牌来平铺 PP,我们总是使用偶数个 Z-四联骨牌。 (匈牙利)

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。2014 年 IMO Shortlist C4 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?