MathLabs

第4题

梦幻国由 20162016 个城市组成。星际航空公司想在城市对之间设立若干单向航班,使得每个城市恰好有一班出发航班。求最小的正整数 kk,使得无论星际航空公司如何设立航班,都总能把这些城市划分成 kk 组,使得从任一城市出发,无法用至多 2828 次航班到达同一组中的另一城市。
第 2/4 步:短程可达性的辅助图
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
详细分析

为证明 5757 组总是足够,在同样的 20162016 个城市上构造辅助有向图 HH:只要 uu 在 GG 中可由 vv 用至多 2828 次航班到达,就从 uu 向 vv 连一条边。由于 GG 处处出度为 11,HH 中每个顶点的出度至多为 2828(对应航班数 11 到 2828 各一个)。只要把城市划分成 5757 组使组内没有 HH 的边,就解决了原问题。