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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / C1 · combinatorics

2019 IMO Shortlist C1

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 2019 C1 combinatorics

The infinite sequence a0,a1,a2,a_{0}, a_{1}, a_{2}, \ldots of (not necessarily different) integers has the following properties: 0aii0 \leq a_{i} \leq i for all integers i0i \geq 0, and (ka0)+(ka1)++(kak)=2k\binom{k}{a_{0}}+\binom{k}{a_{1}}+\cdots+\binom{k}{a_{k}}=2^{k} for all integers k0k \geq 0. Prove that all integers N0N \geq 0 occur in the sequence (that is, for all N0N \geq 0, there exists i0i \geq 0 with ai=Na_{i}=N ). ## (Netherlands)

(不一定不同)整数的无限序列 a0,a1,a2,a_{0}, a_{1}, a_{2}, \ldots 具有以下属性: 0aii0 \leq a_{i} \leq i 对于所有整数 i0i \geq 0(ka0)+(ka1)++(kak)=2k\binom{k}{a_{0}}+\binom{k}{a_{1}}+\cdots+\binom{k}{a_{k}}=2^{k} 对于所有整数 k0k \geq 0。证明所有整数 N0N \geq 0 都出现在序列中(即,对于所有 N0N \geq 0,存在 i0i \geq 0ai=Na_{i}=N )。 ## (荷兰)

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。2019 年 IMO Shortlist C1 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?