Тема . ММО (Московская математическая олимпиада)

Комбинаторика на ММО: графы, турниры, логика, конструктивы

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела ммо (московская математическая олимпиада)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#129300

В Камелот съехались 100 рыцарей Круглого Стола, любые два из которых либо дружат, либо враждуют (дружба и вражда взаимны). Фея Моргана может выбрать любого рыцаря и сделать так, что он поссорится со всеми своими друзьями и при этом подружится со всеми своими врагами. Накладывать это заклинание Моргана может сколько угодно раз. Докажите, что она сможет добиться того, чтобы в итоге образовались такие две группы по 5 рыцарей, что каждый рыцарь из первой пятёрки будет враждовать с каждым рыцарем из второй.

Источники: ММО - 2025, 10.3 (см. mmo.mccme.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Попробуйте построить пример, начав с некоторой пятерки рыцарей (будем называть её орденом).

Подсказка 2

Нам надо построить ещё одну пятерку (будем называть её братством), такую, что каждый рыцарь ордена будет враждовать с каждым рыцарем братства. На каких рыцарей, не состоящих в ордене, надо наложить заклинание?

Подсказка 3

Руководствуйтесь тем, что нам желательно получить как можно больше врагов для каждого из рыцарей ордена.

Подсказка 4

Будем накладывать заклинание на рыцаря Kᵢ, если у него не более двух друзей среди рыцарей ордена. Из каких рыцарей теперь лучше формировать пятерку для братства?

Подсказка 5

Рассмотрите рыцарей не из ордена, у которых совпадают друзья в ордене.

Подсказка 6

Если таких рыцарей окажется хотя бы 5, то достаточно будет наложить заклинание на их общих друзей из ордена.

Показать доказательство

Первое решение.

Возьмём произвольного рыцаря K1.  Наложим заклинание на тех рыцарей, кто дружит с K1,  тем самым K1  теперь будет со всеми враждовать. Выберем другого рыцаря K2.  Помимо их двоих осталось ещё 98 рыцарей (обозначим их за T1  ), поэтому K2  либо дружит хотя бы с 98∕2= 49  рыцарями из T1,  либо враждует хотя бы с 49 из них. Наложением заклинания на K2  (если необходимо) можно добиться того, чтобы реализовался второй вариант, при этом оно не затронет отношения K1  с рыцарями из T1.  Таким образом мы добились того, что K1  и K2  вместе враждуют с группой из 49 рыцарей (обозначим их за T2  ).

Продолжим процесс: выберем третьего рыцаря K3 ⁄=K1,  K2  не из T2.  Тогда в T2  найдётся либо хотя бы ⌈49∕2⌉ =25  врагов  K3,  либо хотя бы 25 друзей K3.  Во втором случае наложим заклинание на K3,  что даст нам группу из 25 рыцарей, враждующих с K1,    K2,  K3  (обозначим их за T3  ). Аналогично находятся рыцари K4,  K5  и строятся множества рыцарей T4,  T5  размера ⌈25∕2⌉= 13  и ⌈13∕2⌉= 7  соответственно, при этом все рыцари из T5  будут враждовать с рыцарями K1,...,K5,  что и требовалось.

Второе решение.

Зафиксируем 5 рыцарей, назовём их орденом. На каждого из оставшихся рыцарей наложим заклинание в том и только в том случае, если он дружит не более чем с двумя рыцарями из ордена. После наложения всех заклинаний получим, что каждый рыцарь имеет не менее 3 друзей среди рыцарей ордена. Будем считать двух рыцарей не из ордена схожими, если они дружат с одинаковыми рыцарями ордена. Рыцарей вне ордена 95, а множество возможных друзей может принимать C35 +C45 + C55 = 10+5 +1= 16  различных значений. Значит, по принципу Дирихле найдётся хотя бы ⌈95∕16⌉> 5  схожих рыцарей, назовём их братством. Тогда фея Моргана может наложить заклинания на их общих друзей из ордена, после чего каждый рыцарь из ордена будет враждовать с каждым рыцарем из братства.

Третье решение.

Для решения нам понадобится:

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лемма. C5k + C599−k ≥ C549 +C550  для k∈ℕ  (считаем, что C5k = 0  при k< 5  ).

Доказательство. Достаточно заметить, что для натуральных x <y  выполнено неравенство C5x+ C5y ≥ C5x+1+ C5y−1.  Действительно, по условию y− 1≥ x,  поэтому C4y−1 ≥C4x.  По свойству числа сочетаний C5y − C5y−1 = C4y−1,  а C5x+1− C5x = C4x,  что приводит нас к требуемому неравенству. Лемма доказана.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Вернёмся к решению задачи. Назовём метёлкой пару из рыцаря (будем называть его королём) и пятёрки других рыцарей (будем называть их орденом), для которой король одновременно дружит или враждует со всеми рыцарями из ордена. Ясно, что если рыцарь  K  дружит с k  рыцарями, то метёлок с королём K  ровно C5+ C5  ,
 k   99−k  что по лемме не меньше C5 + C5,
 50   49  поэтому всего метёлок не менее 100⋅(C5 + C5 ).
      50   49  С другой стороны, количество возможных пятёрок равно C5 ,
 100  поэтому по принципу Дирихле найдётся как минимум

100⋅(C550+ C549)  100⋅49⋅48⋅47 ⋅46⋅(50+45)  47⋅46⋅(50+ 45)
----C5100----= ----100⋅99⋅98-⋅97⋅96----= --99⋅2⋅97⋅2--> 5

метёлок с общим орденом. Тогда достаточно взять 5 таких метёлок и наложить заклинание на тех королей, которые дружат с рыцарями из ордена. Таким образом, все пять королей будут враждовать со всеми пятью рыцарями ордена, что и требовалось.

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!