2023年哈薩克國際數學奧林匹克 第二天第六題

2022-09-05 15:09:15 字數 1324 閱讀 4161

在17x17的方格表中,把n個小方格(1*1的正方形)染上黑色.此後每一次做以下三種操作之一:

1)若某行中至少有6個小方格染上黑色,則可將該行的所有小方格染上黑色.

2 ) 若某列中至少有6個小方格染上黑色,則可將該列的所有小方格染上黑色.

3)若某條對角線(有兩個對角線)上至少有6個小方格染上黑色,則可將該對角線上的所有小方格染上黑色.

求n的最小值,使得進行若干次操作後17x17的方格表中所有的小方格都染上黑色.

經分析易知開始時必然有一行/列/對角線有至少6個小方格是黑的,否則無法進行操作。要想n取盡量小,絕對不能把那些不必要的、沒有「好」作用的格仔染黑。

假設初始時某一行/列/對角線有至少6個小方格是黑的,下一步操作就是把該行/列/對角線染黑。在染黑該行/列/對角線之後,此時除了該行/列/對角線之外,還必須有一行/列/對角線有至少6個小方格是黑的。然後再染黑有至少6個小方格是黑的那一行/列/對角線···· 直到全部的行/列/對角線上都至少有6個小方格染上黑色,此時可把全部小方格染黑,任務完成。經過分析易知,只有在以下三種情況時,n才可能取得最小值。下面對這三種情況分別討論。

第一種情況:當恰好全部的行/列/對角線上都至少有6個小方格染上黑色時,兩條對角線沒有被全部染黑。經分析可知此時必然有某6行或某6列全部被染黑。不妨假設此時有某6行全部被染黑。分析在這種情況下n的最小值。這種情況下又可以分為兩種情況: 第1種是沒有任何一列被全部染黑。這種情況下n取得最小值:6*6=36。第2種是至少存在1列被全部染黑。經過簡單的模擬和計算可知,這種情況下n的最小值與第一種情況相同,也是36,只不過得到的方法不同,如當有1列被全部染黑時,min n=6+5+5*5=36。所以第一種情況n最小值為36。

第二種情況:當恰好全部的行/列/對角線上都至少有6個小方格染上黑色時,有一條對角線沒有被全部染黑,另一條被全部染黑。經分析可知此時必然有某5行或某5列全部被染黑。不妨假設此時有某5行全部被染黑。這種情況下又可以分為兩種情況: 第1種是沒有任何一列被全部染黑。第2種是至少存在1列被全部染黑。經過證明可知(由於證明過程比較囉嗦和繁瑣,就不在此贅述)這兩種情況都可以等效為先染黑某一條對角線,再染黑某五行,此時n取得最小值:6+5*5=31。即在第二種情況下的n的最小值為31。

第三種情況:當恰好全部的行/列/對角線上都至少有6個小方格染上黑色時,兩條對角線都被染黑。經分析可知此時必然有某4行或某4列全部被染黑。不妨假設此時有某4行全部被染黑。這種情況下又可以分為兩種情況: 第1種是沒有任何一列被全部染黑。第2種是至少存在1列被全部染黑。經過證明可知(由於證明過程比較囉嗦和繁瑣,就不在此贅述了)這兩種情況都可以等效為先染黑兩條對角線,再染黑除了中間行之外的某四行,此時n取得最小值:6+5+4*4=27。即在第三種情況下的n的最小值為27。

綜上所述,min n=27

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