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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / A4 · combinatorics

1988 Putnam A4

题面据 Putnam 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://kskedlaya.org/putnam-archive/1988.pdf。

Putnam 1988 A4 combinatorics

(a) If every point of the plane is painted one of three colors,
do there necessarily exist two points of the same color exactly one
inch apart?

(b) What if ``three'' is replaced by ``nine''?

(a) 如果平面上的每个点都涂成三种颜色之一,

是否一定存在两个颜色完全相同的点

相距一英寸?

(b) 如果把“三”换成“九”会怎样?

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。1988 年 Putnam A4 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?