2011 AIME II 第 7 题
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7.
埃德有五颗相同的绿色弹珠,还有大量相同的红色弹珠。他把这些绿色弹珠和一些红色弹珠排成一排,发现右侧相邻弹珠颜色相同的弹珠数,恰好等于右侧相邻弹珠颜色不同的弹珠数。例如,GGRRRGGRG 就是一种这样的排列。令 为能使这种排列存在的红色弹珠最大数量,令 为埃德排列这 颗弹珠并满足要求的方法数。求 除以 的余数。
Ed has five identical green marbles, and a large supply of identical red marbles. He arranges the green marbles and some of the red ones in a row and finds that the number of marbles whose right hand neighbor is the same color as themselves equals the number of marbles whose right hand neighbor is the other color. An example of such an arrangement is GGRRRGGRG. Let be the maximum number of red marbles for which such an arrangement is possible, and let be the number of ways in which Ed can arrange the marbles to satisfy the requirement. Find the remainder when is divided by
小提示:
如果这一排由 个极大单色段组成,则异色相邻对的数量为 。
If the row consists of maximal single-color runs, the number of different-color neighbor pairs is
大提示:
五颗绿色弹珠最多允许 个色段,所以最多有 次颜色变化。相同与不同的相邻对数量相等会迫使有 颗红色弹珠;数出把 分成 个正部分的组成数。
Five greens allow at most runs, so at most color changes. Matching same and different pairs then forces reds; count compositions of into positive parts.
解答:
将这一排分成极大单色段。如果有 个色段,则恰好有 个异色相邻对。因为色段颜色交替,且五颗绿色弹珠最多形成 个绿色段,所以最多有 个红色段,因此最多有 个色段和最多 个异色相邻对。若有 颗红色弹珠,总共有 个相邻对,而题目要求其中一半是异色对,所以 ,即 。因此 。
当有 颗红色弹珠、总共 颗弹珠时,异色相邻对必须恰好为 个,所以恰好有 个色段:颜色必须按红色、绿色、红色、、红色交替,其中有 个红色段,且中间有 颗单独的绿色弹珠。排列对应于把 分成 个正部分的组成,数量为 。
因此 ,除以 的余数为 。
Break the row into maximal single-color runs. If there are runs, there are exactly different-color neighbor pairs. Since runs alternate colors and the five green marbles form at most runs, there are at most red runs, hence at most runs and at most different-color pairs. With red marbles there are neighbor pairs in all, and the requirement says half of them are different-color pairs, so i.e. Thus
With reds and marbles, the count of different-color pairs must be exactly so there are exactly runs: the colors must alternate as red–green–red––red with red runs and single green marbles between them. The arrangements correspond to compositions of into positive parts, of which there are
Hence and the remainder upon division by is
其他年份的第 7 题
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