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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / C3 · combinatorics

2022 IMO Shortlist C3

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 2022 C3 combinatorics

In each square of a garden shaped like a 2022×20222022 \times 2022 board, there is initially a tree of height 0 . A gardener and a lumberjack alternate turns playing the following game, with the gardener taking the first turn: - The gardener chooses a square in the garden. Each tree on that square and all the surrounding squares (of which there are at most eight) then becomes one unit taller. - The lumberjack then chooses four different squares on the board. Each tree of positive height on those squares then becomes one unit shorter. We say that a tree is majestic if its height is at least 10610^{6}. Determine the largest number KK such that the gardener can ensure there are eventually KK majestic trees on the board, no matter how the lumberjack plays. (Colombia)

在形状像 2022×20222022 \times 2022 板的花园的每个正方形中,最初有一棵高度为 0 的树。园丁和伐木工人轮流玩以下游戏,园丁先玩: - 园丁在花园中选择一个方格。该方格和周围所有方格(最多有八棵)上的每棵树都会变高一个单位。 - 然后伐木工人在板上选择四个不同的方块。这些方块上每棵正高度的树都会变短一个单位。如果一棵树的高度至少为 10610^{6},我们就说它是雄伟的。确定最大的数字KK,这样无论伐木工人如何玩,园丁都可以确保棋盘上最终有KK棵雄伟的树。 (哥伦比亚)

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。2022 年 IMO Shortlist C3 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?