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第5题

六个盒子 B1,B2,B3,B4,B5,B6B_1,B_2,B_3,B_4,B_5,B_6 起初各有一枚硬币。第一类操作选择一个满足 1≤j≤51\le j\le5 的非空盒子 BjB_j,取出一枚硬币并向 Bj+1B_{j+1} 加入两枚硬币。第二类操作选择一个满足 1≤k≤41\le k\le4 的非空盒子 BkB_k,取出一枚硬币,并交换(可以为空的)盒子 Bk+1B_{k+1} 与 Bk+2B_{k+2} 的内容。判断是否存在有限次操作,使 B1,B2,B3,B4,B5B_1,B_2,B_3,B_4,B_5 为空而 B6B_6 中恰有 2010201020102010^{2010^{2010}} 枚硬币。这里 abca^{b^c} 表示 a(bc)a^{(b^c)}。
第 3/5 步:五次复合操作超过目标
A=2222211 >2010201020104A=2^{2^{2^{2^{2^{11}}}}}\ >\frac{2010^{2010^{2010}}}{4}
详细分析

从 (0,0,5,11,0,0)(0,0,5,11,0,0) 开始,将复合操作应用五次。非零的两项依次为 (5,11)→(4,211)→(3,2211)→(2,22211)→(1,222211)→(0,A)(5,11)\to(4,2^{11})\to(3,2^{2^{11}})\to(2,2^{2^{2^{11}}})\to(1,2^{2^{2^{2^{11}}}})\to(0,A),其中 A=2222211A=2^{2^{2^{2^{2^{11}}}}}。比较大小时,2010<2112010<2^{11} 给出 201020102010<211⋅211⋅2112010^{2010^{2010}}<2^{11\cdot2^{11\cdot2^{11}}}。另一方面 22211>11⋅211⋅2112^{2^{2^{11}}}>11\cdot2^{11\cdot2^{11}},所以 A>201020102010A>2010^{2010^{2010}},从而所示不等式当然成立。(使用更强的不等式没有问题。)