Maths Olympiad Prep

Library / /23 of 44

Combinatorics Difficulty 6.0 AIME, harder Prove it Russia

Define the distance between two cells of a checkered board as the smallest number of chess king's moves needed to come from one cell to the other. Determine the largest nn for which one can mark nn cells of a 100×100100 \times 100 board so that none of the distances between two marked cells equals 1515.

Solution

Разобьём доску на 99 квадратов 30×3030 \times 30, 66 прямоугольников 10×3010 \times 30 и один квадрат 10×1010 \times 10 (см. рис. 10).

В каждом квадрате 30×3030 \times 30 клетки разбиваются на 15215^2 четвёрок так, что расстояние между любыми клетками в одной четвёрке равно 1515 (каждая четвёрка состоит из клеток с координатами (a,b)(a, b), (a,b+15)(a, b+15), (a+15,b)(a+15, b) и (a+15,b+15)(a+15, b+15)). Тогда в любой четвёрке может быть отмечено не более одной клетки, то есть общее число отмеченных клеток в таком квадрате не превосходит 15215^2.

Аналогично, каждый прямоугольник 10×3010 \times 30 (скажем, с длинной горизонтальной стороной) разбивается на пары клеток, отстоящих друг от друга на 1515 (с координатами (a,b)(a, b) и (a+15,b)(a + 15, b)) — поэтому в нём не более 151015 \cdot 10 отмеченных клеток.

Наконец, в квадрате 10×1010 \times 10 всего 10210^2 клеток. Итого, отмеченных клеток не больше, чем 9152+61510+102=(315+10)2=5529 \cdot 15^2 + 6 \cdot 15 \cdot 10 + 10^2 = (3 \cdot 15 + 10)^2 = 55^2.

Пример с таким количеством отмеченных клеток показан на рис. 11.

Figure 1
Рис. 10
Figure 2
Рис. 11

Want a route through all this instead of an archive? The track puts 2,000 problems in a working order, from AMC 10 level to the IMO shortlist.

Source: MathNet, licensed CC-BY-4.0. Statement and solution reproduced as published; topic and difficulty added by this site.