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第3题

有 4n4n 颗石子,重量分别为 1,2,3,…,4n1, 2, 3, \ldots, 4n。每颗石子被染成 nn 种颜色之一,且每种颜色恰有四颗石子。证明可以把这些石子分成两堆,使得两堆的总重量相等,并且每堆恰好包含每种颜色各两颗石子。
第 3/6 步:借助欧拉回路给边染两种颜色
通俗地说

处处偶数度意味着图的每一块都能用一条闭合回路走完,沿着这条回路交替染色是均匀分配的自然方法。

Colour the edges of each Eulerian circuit alternately blue, green, blue, green, …\text{Colour the edges of each Eulerian circuit alternately blue, green, blue, green, \dots}
详细分析

G 的每个连通分量的所有度数都等于4,即为偶数,因此存在一条恰好使用该分量每条边一次的欧拉回路;含 m 个顶点的分量为其回路贡献 2m 条边,是偶数。按遍历顺序把回路上的边依次染成蓝、绿、蓝、绿……;由于长度为偶数,最后一条边与第一条边颜色不同,因此这种交替染色在整个回路上是一致的。