2011 AIME II 第 7 题
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7.
Ed 有五颗相同的绿色弹珠,以及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,并发现右边邻居与自己颜色相同的弹珠数, 等于右边邻居与自己颜色不同的弹珠数。一个这样的排列例子是 GGRRRGGRG。令 为能使这种排列存在的红色弹珠最大数量, 令 为 Ed 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
答案:3
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 颗红色弹珠和 颗总弹珠时,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
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