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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / C4 · combinatorics

2020 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 2020 C4 combinatorics

The Fibonacci numbers F0,F1,F2,F_{0}, F_{1}, F_{2}, \ldots are defined inductively by F0=0,F1=1F_{0}=0, F_{1}=1, and Fn+1=Fn+Fn1F_{n+1}=F_{n}+F_{n-1} for n1n \geq 1. Given an integer n2n \geq 2, determine the smallest size of a set SS of integers such that for every k=2,3,,nk=2,3, \ldots, n there exist some x,ySx, y \in S such that xy=Fkx-y=F_{k}. (Croatia)

斐波那契数 F0F1F2F_{0}、F_{1}、F_{2}、\ldotsF0=0F1=1F_{0}=0、F_{1}=1Fn+1=Fn+Fn1F_{n+1}=F_{n}+F_{n-1}(对于 n1n \geq 1)归纳定义。给定一个整数 n2n \geq 2,确定整数集合 SS 的最小大小,使得对于每个 k=2,3,,nk=2,3, \ldots, n 都存在一些 x,ySx, y \in S,使得 xy=Fkx-y=F_{k}。 (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。2020 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?