灯下 登录
番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / C8 · combinatorics

2017 IMO Shortlist C8

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 2017 C8 combinatorics

Let nn be a given positive integer. In the Cartesian plane, each lattice point with nonnegative coordinates initially contains a butterfly, and there are no other butterflies. The neighborhood of a lattice point cc consists of all lattice points within the axis-aligned (2n+1)×(2n+1)(2 n+1) \times(2 n+1) square centered at cc, apart from cc itself. We call a butterfly lonely, crowded, or comfortable, depending on whether the number of butterflies in its neighborhood NN is respectively less than, greater than, or equal to half of the number of lattice points in NN. Every minute, all lonely butterflies fly away simultaneously. This process goes on for as long as there are any lonely butterflies. Assuming that the process eventually stops, determine the number of comfortable butterflies at the final state.

nn 为给定的正整数。在笛卡尔平面中,每个具有非负坐标的格点最初包含一只蝴蝶,并且不存在其他蝴蝶。格点 cc 的邻域由以 cc 为中心的轴对齐 (2n+1)×(2n+1)(2 n+1) \times(2 n+1) 正方形内的所有格点组成,除了 cc 本身。我们称一只蝴蝶是孤独的、拥挤的还是舒适的,取决于它的邻域 NN 中的蝴蝶数量是否分别小于、大于或等于 NN 中格点数量的一半。每分钟,所有孤独的蝴蝶同时飞走。只要还有孤独的蝴蝶存在,这个过程就会持续下去。假设该过程最终停止,确定最终状态下舒适蝴蝶的数量。

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。2017 年 IMO Shortlist C8 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?