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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / C6 · combinatorics

2024 IMO Shortlist C6

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。 PDF:https://www.imo-official.org/problems/IMO2024SL.pdf。

IMO Shortlist 2024 C6 combinatorics

Let nn and TT be positive integers. James has 4n4n marbles with weights 1,2,,4n1,2,\ldots,4n. He places them on a balance scale so that both sides have equal weight. Andrew may move a marble from one side of the scale to the other, so that the absolute difference in weights of the two sides remains at most TT.

Find, in terms of nn, the minimum positive integer TT such that Andrew may make a sequence of moves such that each marble ends up on the opposite side of the scale, regardless of how James initially placed the marbles.

nnTT 为正整数。James 有 4n4n 颗弹珠,重量分别为 1,2,,4n1,2,\ldots,4n。他把这些弹珠放在天平两侧,使两侧总重量相等。Andrew 每次可以把一颗弹珠从天平一侧移到另一侧,但要求移动后两侧重量差的绝对值始终不超过 TT

nn 表示满足下述条件的最小正整数 TT:无论 James 最初怎样放置弹珠,Andrew 都能通过一系列移动,使每颗弹珠最终都到达天平的另一侧。

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。2024 年 IMO Shortlist C6 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?