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第4問

ドリームランドという国は 20162016 の都市からなる。航空会社スターウェイズは、各都市がちょうど一本の出発便を持つように、都市の組の間に一方向の便をいくつか設定したい。スターウェイズがどのように便を設定しても、任意の都市から高々 2828 回の便で同じ組の別の都市に到達できないように都市を kk 個の組に分けられるような最小の正整数 kk を求めよ。
ステップ 2/4: 短い到達可能性の補助グラフ
H: u→v  ⟺  v reaches u in≤28 flights,deg⁡H+≤28H:\ u\to v \iff v \text{ reaches } u \text{ in} \le28 \text{ flights},\quad \deg^+_H\le28
詳しい解説

5757 個の組で常に十分であることを示すため、同じ 20162016 都市上に補助有向グラフ HH を作る:uu が GG において高々 2828 便で vv から到達可能であるとき uu から vv へ辺を引く。GG のすべての頂点の出次数が 11 なので、HH における各頂点の出次数は高々 2828(便数 11 から 2828 までの各々に対して一つ)である。組の内部に HH の辺がないように都市を 5757 個の組に分ければ、元の問題が解決される。