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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / C5 · combinatorics

2019 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 2019 C5 combinatorics

On a certain social network, there are 2019 users, some pairs of which are friends, where friendship is a symmetric relation. Initially, there are 1010 people with 1009 friends each and 1009 people with 1010 friends each. However, the friendships are rather unstable, so events of the following kind may happen repeatedly, one at a time: Let A,BA, B, and CC be people such that AA is friends with both BB and CC, but BB and CC are not friends; then BB and CC become friends, but AA is no longer friends with them. Prove that, regardless of the initial friendships, there exists a sequence of such events after which each user is friends with at most one other user. (Croatia)

在某个社交网络上,有 2019 个用户,其中一些是朋友,其中友谊是对称关系。最初,有 1010 人,每人有 1009 个朋友,还有 1009 人,每人有 1010 个朋友。然而,友谊相当不稳定,因此以下类型的事件可能会一次一个地重复发生:设ABA、BCC是人,AABBCC都是朋友,但BBCC不是朋友;然后BBCC成为朋友,但AA不再是他们的朋友。证明,无论最初的友谊如何,都存在一系列此类事件,之后每个用户最多与另一个用户成为朋友。 (克罗地亚)

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 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?