灯下 登录
番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / B5 · combinatorics

2015 Putnam B5

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/2015.pdf。

Putnam 2015 B5 combinatorics

Let PnP_n be the number of permutations π\pi of {1,2,,n}\{1,2,\dots,n\} such that

$$

|i-j| = 1 \text{ implies } |\pi(i) -\pi(j)| \leq 2

$$

for all i,ji,j in {1,2,,n}\{1,2,\dots,n\}. Show that for n2n \geq 2, the quantity

$$

P_{n+5} - P_{n+4} - P_{n+3} + P_n

$$

does not depend on nn, and find its value.

PnP_n{1,2,,n}\{1,2,\dots,n\} 的排列 π\pi 数,使得

$$

|i-j| = 1 \text{ 意味着 } |\pi(i) -\pi(j)| \leq 2

$$

对于 {1,2,,n}\{1,2,\dots,n\} 中的所有 i,ji,j。表明对于 n2n \geq 2,数量

$$

P_{n+5} - P_{n+4} - P_{n+3} + P_n

$$

不依赖于nn,并找到它的值。

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。2015 年 Putnam B5 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?