灯下 登录
番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / B1 · combinatorics

2023 Putnam B1

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/2023.pdf。

Putnam 2023 B1 combinatorics

Consider an mm-by-nn grid of unit squares, indexed by (i,j)(i,j) with 1im1 \leq i \leq m and 1jn1 \leq j \leq n. There are (m1)(n1)(m-1)(n-1) coins, which are initially placed in the squares (i,j)(i,j) with 1im11 \leq i \leq m-1 and 1jn11 \leq j \leq n-1. If a coin occupies the square (i,j)(i,j) with im1i \leq m-1 and jn1j \leq n-1 and the squares (i+1,j),(i,j+1)(i+1,j), (i,j+1), and (i+1,j+1)(i+1,j+1) are unoccupied, then a legal move is to slide the coin from (i,j)(i,j) to (i+1,j+1)(i+1,j+1). How many distinct configurations of coins can be reached starting from the initial configuration by a (possibly empty) sequence of legal moves?

考虑一个 mm×nn 单位正方形网格,由 (i,j)(i,j) 索引,其中 1im1 \leq i \leq m1jn1 \leq j \leq n。有 (m1)(n1)(m-1)(n-1) 个硬币,最初放置在 1im11 \leq i \leq m-11jn11 \leq j \leq n-1 的方格 (i,j)(i,j) 中。如果一枚硬币以 im1i \leq m-1jn1j \leq n-1 占据方格 (i,j)(i,j),并且方格 (i+1,j)(i,j+1)(i+1,j)、(i,j+1)(i+1,j+1)(i+1,j+1) 未被占据,则合法的移动是将硬币从 (i,j)(i,j) 滑动到 (i+1,j+1)(i+1,j+1)。从初始配置开始,通过合法移动序列(可能是空的)可以达到多少种不同的硬币配置?

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。2023 年 Putnam B1 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?