Maths Olympiad Prep

Track / Stage 7 / 233 of 300 #2113 of 2444

Problem 2113

National Olympiad second round; IMO P1/P4
Combinatorics Difficulty 7.6 Prove it Ukrainian Mathematical Olympiad · Ukraine

Eleven linguists were instructed to learn eleven foreign languages (initially, none of the linguists knew any of those languages). It became necessary to invite a Foreign Consultant who is able to teach (by means of hypnosis, of course!) any two linguists any two languages during one session (so that each one of those two linguists learns each one of those two languages). What is the minimal number of sessions required to teach all the eleven linguists all the eleven languages (a linguist may attend a session even if he has learnt one of the appropriate languages already)?

This one wants a proof. Work it on paper, then read the official solution and mark yourself. Be honest about it: the record is only any use to you if it is.

Next problem →

Official solution

Кожен лінгвіст має взяти участь щонайменше в 66 сеансах, інакше він не оволодіє всіма 1111 мовами. Оскільки в одному сеансі беруть участь два лінгвісти, то кількість сеансів не менша за 33=611233 = \frac{6 \cdot 11}{2}. Покажемо, що 3333 сеансів Консультантові насправді вистачить. Кожний сеанс будемо зображати у вигляді (a,bc,d)(a,b|c,d), де aa і bb — номери лінгвістів, cc і dd — номери мов (1a,b,c,d11)(1 \leq a,b,c,d \leq 11). Для 1k51 \leq k \leq 5 (2k1)(2k-1)-го й (2k)(2k)-го лінгвістів запрошуємо на сеанси (2k1,2k2l,2l+1)(2k-1,2k|2l,2l+1), де kl5k \leq l \leq 5. Маємо вже 5+4+3+2+1=155+4+3+2+1=15 сеансів. Далі, для кожного з цих сеансів розглянемо "доповняльний" для сеансу (a,bc,d)(a,b|c,d) розглянемо сеанс (12a,12b12c,12d)(12-a,12-b|12-c,12-d). Після цих 3030 сеансів лінгвісти з парними номерами опанують усі 1111 мов, а лінгвісти з непарними номерами опанують усі мови, номер яких не співпадає з номером відповідного лінгвіста. Отже, потрібні ще такі сеанси (4m3,4m14m3,4m1)(4m-3,4m-1|4m-3,4m-1), 1m31 \leq m \leq 3.

Source: MathNet, licensed CC-BY-4.0. Statement reproduced verbatim; metadata (topic, difficulty, ordering) added by this project.