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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / A5 · combinatorics

2004 Putnam A5

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/2004.pdf。

Putnam 2004 A5 combinatorics

An m×nm \times n checkerboard is colored randomly: each square is

independently

assigned red or black with probability 1/21/2. We say that two squares,

pp and qq, are in the same connected monochromatic region if there is

a sequence of squares, all of the same color, starting at pp and ending

at qq, in which successive squares in the sequence share a common side.

Show that the expected number of connected monochromatic regions is

greater than mn/8m n / 8.

m×nm \times n 棋盘的颜色是随机的:每个方格都是

独立地

分配红色或黑色的概率为 1/21/2。我们说两个正方形,

ppqq 位于同一连通单色区域中,如果存在

一系列相同颜色的方块,从 pp 开始,结束

qq 处,其中序列中的连续方块共享公共边。

表明连接的单色区域的预期数量是

大于 mn/8m n / 8

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。2004 年 Putnam A5 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?