MathLabs

第4問

整数 n>1n > 1 が与えられている。山の斜面に n2n^2 個の駅があり、すべて異なる高度にある。二つのケーブルカー会社 AA と BB はそれぞれ kk 台のケーブルカーを運行しており、各ケーブルカーはある駅から、途中で止まることなく、より高い駅へ利用客を運ぶ。AA の kk 台のケーブルカーは kk 個の異なる出発点と kk 個の異なる到着点を持ち、より高い場所から出発するケーブルカーはより高い場所に到着する。同じ条件が BB についても成り立つ。ある会社によって2つの駅が結ばれているとは、低い方の駅から出発し、その会社のケーブルカーを1台以上使って、駅間の他の移動を一切行わずに、高い方の駅に到達できることをいう。両方の会社によって結ばれる2つの駅が存在することを保証できる、最小の正の整数 kk を求めよ。
ステップ 6/8: 鋭さを示す構成を準備する
ざっくり言うと

この境界が最小であることを示すには、ケーブルカーを1台減らして、両社によって結ばれる駅対がない例を構成すればよい。

k0=n2−n.k_0=n^2-n.
詳しい解説

ここで k₀=n²−n=n(n−1) とする。n² 個の駅を 1≤i,j≤n を満たす組 (i,j) で番号付けし、高度 h(i,j)=i+n(j−1) を与える。すべての駅の高度は異なり、n 個ずつの連続した n ブロックに並ぶ。