MathLabs

第3問

平面上の nn 個の正方形の集まりが、次の条件を満たすとき三重連結であるという。(i) すべての正方形は合同である。(ii) 二つの正方形が点 PP を共有するならば、PP はそれぞれの正方形の頂点である。(iii) 各正方形はちょうど三つの他の正方形と接する。2018≤n≤30182018\le n\le 3018 を満たす正の整数 nn のうち、三重連結な nn 個の正方形の集まりが存在するものはいくつあるか。
ステップ 1/4: 接触の組を数える
#{(A,B):A∼B}=3n is even ⟹ n is even\#\{(A,B): A\sim B\}=3n\ \text{is even}\ \Longrightarrow\ n\ \text{is even}
詳しい解説

正方形 AA と BB が接することを A∼BA\sim B と書く。A∼BA\sim B であることと B∼AB\sim A であることは同値であり、nn 個の各正方形はちょうど三つの他の正方形と接するので、A∼BA\sim B を満たす順序対 (A,B)(A,B) の個数は 3n3n であり、この個数は逆順の対 (A,B),(B,A)(A,B),(B,A) が組になるため自動的に偶数である。よって 3n3n は偶数なので nn は偶数である。