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第5题

两只松鼠 Bushy 和 Jumpy 为过冬收集了 20212021 颗核桃。Jumpy 把核桃从 11 编号到 20212021,并绕着它们最喜欢的树挖了 20212021 个排成圆形的小洞。第二天早上,Jumpy 发现 Bushy 已经往每个洞里放了一颗核桃,但完全没在意编号。Jumpy 很不满意,决定通过一系列 20212021 次操作重新排列核桃。在第 kk 次操作中,Jumpy 交换与核桃 kk 相邻的两颗核桃的位置。证明存在某个 kk,使得在第 kk 次操作中,Jumpy 交换的核桃 aa 与 bb 满足 a<k<ba<k<b。
第 2/5 步:在核桃被处理时把它染红
通俗地说

把已经“使用过”的核桃标记为一种颜色,就把交换过程变成了一个纯粹的组合染色问题。

colour walnut k red right after move k\text{colour walnut } k \text{ red right after move } k
详细分析

在执行第 kk 次操作之后,立即把核桃 kk 染红;其余核桃保持原来的颜色(最初全为黑色)。由第一步的假设,第 kk 次操作时变红的核桃在那一刻两侧邻居颜色总相同——要么都是黑色,要么都已经是红色——绝不会一黑一红。