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第3問

平面上の nn 個の円板 C1,C2,…,CnC_1,C_2,\ldots,C_n を考え、各 1≤i<n1\le i<n で CiC_i の中心が Ci+1C_{i+1} の円周上にあり、CnC_n の中心が C1C_1 の円周上にあるとする。CiC_i が CjC_j を真に含む順序対 (i,j)(i,j) の個数を得点とする。得点の最大値を求めよ。
ステップ 3/6: 推移性を使う
Ci⊊Cj, Cj⊊Ck⟹Ci⊊CkC_i\subsetneq C_j,\ C_j\subsetneq C_k\Longrightarrow C_i\subsetneq C_k
詳しい解説

先の規則を満たす対の集合が (n−1)(n−2)2\frac{(n-1)(n-2)}2 を超えると仮定し、そのような最小の nn を取る。前向き対 (i,i+1)(i,i+1) も巡回対 (n,1)(n,1) もなければ高々 n(n−3)2\frac{n(n-3)}2 で小さい。従って境界対が存在し、巡回的な添字変更により (n,1)(n,1) が属するとしてよい。