题面据 USAMO 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。
Let be an integer. An board is initially empty. Each minute, you may perform one of three moves:
- If there is an L-shaped tromino region of three cells without stones on the board (see figure; rotations not allowed), you may place a stone in each of those cells.
- If all cells in a column have a stone, you may remove all stones from that column.
- If all cells in a row have a stone, you may remove all stones from that row.
For which is it possible that, after some non-zero number of moves, the board has no stones?
设 为整数。 棋盘最初是空的。每分钟,您可以执行以下三个动作之一:
- 如果棋盘上有一个由三个单元格组成的 L 形特罗米诺区域,但没有棋子(见图;不允许旋转),您可以在每个单元格中放置一颗棋子。
- 如果一列中的所有单元格都有石头,您可以移除该列中的所有石头。
- 如果一行中的所有单元格都有石头,您可以移除该行中的所有石头。
$$
[asy] 单位大小(20);绘制((0,0)--(4,0)--(4,4)--(0,4)--(0,0)); fill((0.2,3.8)--(1.8,3.8)--(1.8, 1.8)--(3.8, 1.8)--(3.8, 0.2)--(0.2, 0.2)--循环,灰色);绘制((0.2,3.8)--(1.8,3.8)--(1.8,1.8)--(3.8,1.8)--(3.8,0.2)--(0.2,0.2)--(0.2,3.8),线宽(2));绘制((0,2)--(4,2));绘制((2,4)--(2,0)); [/asy]
$$
对于哪,经过一些非零次数的移动后,棋盘上可能没有棋子?
提示 1
先看同余、整除、最大公因数和 p 进赋值。
提示 2
把整数条件转成同余方程、指数比较或下降过程。
提示 3
若要存在性,用构造;若要唯一性,用最小反例、无限下降或模限制。
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。2021 年 USAMO P3 可先归入数论: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?