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2005 Putnam A2

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/2005.pdf。

Putnam 2005 A2 algebra

Let S={(a,b)a=1,2,,n,b=1,2,3}\mathbf{S} = \{(a,b) | a = 1, 2, \dots,n, b = 1,2,3\}.
A *rook tour* of S\mathbf{S} is a polygonal path made up of line
segments connecting points p1,p2,,p3np_1, p_2, \dots, p_{3n} in sequence such that

(i) piSp_i \in \mathbf{S},

(ii) pip_i and pi+1p_{i+1} are a unit distance apart, for
1i<3n1 \leq i <3n,

(iii) for each pSp \in \mathbf{S} there is a unique ii such that
pi=pp_i = p. How many rook tours are there that begin at (1,1)(1,1)
and end at (n,1)(n,1)?

(An example of such a rook tour for n=5n=5 was depicted in the original.)

S={(a,b)a=1,2,,n,b=1,2,3}\mathbf{S} = \{(a,b) | a = 1, 2, \dots,n, b = 1,2,3\}

S\mathbf{S} 的 *rooktour* 是一条由直线组成的多边形路径

按顺序连接点 p1,p2,,p3np_1, p_2, \dots, p_{3n} 的线段使得

(i) piSp_i \in \mathbf{S},

(ii) pip_ipi+1p_{i+1} 相距单位距离,对于

1i<3n1 \leq i <3n,

(iii) 对于每个 pSp \in \mathbf{S} 都有一个唯一的 ii 使得
pi=pp_i = p。有多少个以 (1,1)(1,1) 开始的车之旅
并以 (n,1)(n,1) 结束?

(原文中描述了 n=5n=5 的此类车巡演的示例。)

提示 1

先把题面里的关系改写成一个干净的代数对象。

提示 2

寻找不变量、对称式或一个可以降次数的替换。

提示 3

最后用判别式、因式分解、单调性或构造把所有可能排完。

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。2005 年 Putnam A2 可先归入代数: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?