2021 AMC 12B Spring Problema 22

A continuación está la solución preparada profesionalmente para el Problema 22 del 2021 AMC 12B Spring, de LIVE by Po-Shen Loh. También puedes intentar el examen cronometrado completo, ver todas las soluciones del 2021 AMC 12B Spring, o revisar la clave de respuestas.

Todos los problemas se usan con el permiso legal oficial de la Mathematical Association of America (MAA).

Conceptos:juego combinatorioinvariante

Nivel de dificultad: 2390

22.

Arjun y Beth juegan un juego en el que se turnan para quitar un ladrillo o dos ladrillos adyacentes de un "muro" entre un conjunto de varios muros de ladrillos, y los huecos pueden crear nuevos muros. Los muros tienen un ladrillo de alto. Por ejemplo, un conjunto de muros de tamaños 44 y 22 puede transformarse en cualquiera de los siguientes con un movimiento: (3,2),(3,2),  (2,1,2),\ (2,1,2),  (4),\ (4),  (4,1),\ (4,1),  (2,2),\ (2,2), o (1,1,2).(1,1,2).

Arjun juega primero, y el jugador que quita el último ladrillo gana. ¿Para cuál configuración inicial existe una estrategia que garantiza la victoria de Beth?

Arjun and Beth play a game in which they take turns removing one brick or two adjacent bricks from one "wall" among a set of several walls of bricks, with gaps possibly creating new walls. The walls are one brick tall. For example, a set of walls of sizes 44 and 22 can be changed into any of the following by one move: (3,2),(3,2),  (2,1,2),\ (2,1,2),  (4),\ (4),  (4,1),\ (4,1),  (2,2),\ (2,2), or (1,1,2).(1,1,2).

Arjun plays first, and the player who removes the last brick wins. For which starting configuration is there a strategy that guarantees a win for Beth?

(6,1,1)(6,1,1)

(6,2,1)(6,2,1)

(6,2,2)(6,2,2)

(6,3,1)(6,3,1)

(6,3,2)(6,3,2)

Solución:

Trata cada muro como un montón tipo Nim con un valor de Grundy. Un movimiento quita 11 o 22 ladrillos adyacentes, posiblemente dividiendo un muro en dos, así que g(n)=mexg(n)=\operatorname{mex} sobre todos los valores XOR resultantes.

Calculando, g(1)=1,g(1)=1, g(2)=2,g(2)=2, g(3)=3,g(3)=3, g(4)=1,g(4)=1, g(5)=4,g(5)=4, g(6)=3.g(6)=3.

La segunda jugadora Beth gana exactamente cuando el XOR de los valores de Grundy de los muros es 0.0. Revisando cada opción, solo (6,2,1)(6,2,1) da g(6)g(2)g(1)g(6)\oplus g(2)\oplus g(1) =321=0.=3\oplus 2\oplus 1=0.

Por lo tanto, la respuesta correcta es B.

Treat each wall as a Nim-like heap with a Grundy value. A move removes 11 or 22 adjacent bricks, possibly splitting a wall into two, so g(n)=mexg(n)=\operatorname{mex} over all resulting XOR values.

Computing, g(1)=1,g(1)=1, g(2)=2,g(2)=2, g(3)=3,g(3)=3, g(4)=1,g(4)=1, g(5)=4,g(5)=4, g(6)=3.g(6)=3.

The second player Beth wins exactly when the XOR of the walls' Grundy values is 0.0. Checking each option, only (6,2,1)(6,2,1) gives g(6)g(2)g(1)g(6)\oplus g(2)\oplus g(1) =321=0.=3\oplus 2\oplus 1=0.

Thus, the correct answer is B.

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