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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / C5 · combinatorics

2015 IMO Shortlist C5

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 2015 C5 combinatorics

Consider an infinite sequence a1,a2,a_{1}, a_{2}, \ldots of positive integers with ai2015a_{i} \leq 2015 for all i1i \geq 1. Suppose that for any two distinct indices ii and jj we have i+aij+aji+a_{i} \neq j+a_{j}. Prove that there exist two positive integers bb and NN such that i=m+1n(aib)10072\left|\sum_{i=m+1}^{n}\left(a_{i}-b\right)\right| \leq 1007^{2} whenever n>mNn>m \geq N.

考虑正整数的无限序列 a1,a2,a_{1}, a_{2}, \ldots,其中所有 i1i \geq 1ai2015a_{i} \leq 2015。假设对于任意两个不同的索引 iijj,我们有 i+aij+aji+a_{i} \neq j+a_{j}。证明存在两个正整数 bbNN 使得 $$ \left|\sum_{i=m+1}^{n}\left(a_{i}-b\right)\right|每当 n>mNn>m \geq N 时,\leq 1007^{2} $$。

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。2015 年 IMO Shortlist C5 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?