Олимпиадалық Математиканың Негізгі Әдістері
Күрделі нестандартты есептерді шешудің теориялық базасы мен мысалдары.
1. Дирихле Принципі (Pigeonhole)
КомбинаторикаЕгер $n$ "кептер ұяшыққа" $n+1$ "кептерді" орналастырсақ, онда кемінде бір ұяшықта екі немесе одан да көп кептер болады.
Олимпиадалық мысал есеп
Есеп: Кез келген 5 бүтін санның ішінен айырмасы 4-ке бөлінетін екі санды табуға болатынын дәлелдеңіз.
Шешуі: Санды 4-ке бөлгендегі қалдықтар тек 0, 1, 2, 3 болуы мүмкін (барлығы 4 түрлі ұяшық). Ал бізде 5 сан бар. Дирихле принципі бойынша, кем дегенде екі санның 4-ке бөлгендегі қалдығы бірдей болады. Осы екі санның айырмасы 4-ке қалдықсыз бөлінеді.
2. Инварианттар Және Жұптылық
Логика мен АлгебраИнвариант — белгілі бір түрлендірулер жүргізілгенде өзгеріссіз қалатын шама немесе қасиет (мысалы: жұптылық, 3-ке не 9-ға бөлгендегі қалдық).
Олимпиадалық мысал есеп
Есеп: Тақтада 1-ден 10-ға дейінгі сандар жазылған. Кез келген екі а мен b санын өшіріп, орнына $a+b-1$ санын жазуға болады. Соңында қандай сан қалады?
Шешуі: Сандардың қосындысы $S$. Әр қадамда қосынды $a+b - (a+b-1) = 1$-ге азаяды. Бастапқы қосынды: $1+2+...+10 = 55$. 9 қадамнан кейін 1 сан қалады: $55 - 9 \cdot 1 = 46$. Соңғы сан 46.
3. Графтар Теориясы
Дискретті математикаТөбелер мен қабырғалардан тұратын математикалық объект. Төбелер дара дәрежелерінің қосындысы әрқашан жұп сан болады (Рукапожатия леммасы).
Олимпиадалық мысал есеп
Есеп: 7 адамнан тұратын топта әрбір адам дәл 3 адаммен дос болуы мүмкін бе?
Шешуі: Граф төбелері $V=7$. Әр төбенің дәрежесі 3. Дәрежелер қосындысы: $7 \times 3 = 21$ (тақ сан). Лемма бойынша бұл қосынды жұп болуы тиіс ($2E$). Сондықтан мұндай жағдай мүмкін емес.
4. Модульдік Арифметика Және Экстремум
Сандар теориясыЕң кіші немесе ең үлкен элементті (экстремумды) қарастыру, сондай-ақ $a \equiv b \pmod m$ сандар теориясының концепцияларын қолдану.
Олимпиадалық мысал есеп
Есеп: $3^{100}$ санының соңғы екі цифрын табыңыз.
Шешуі: $3^4 = 81 \equiv -19 \pmod{100}$, бірақ $3^{20} = (3^4)^5 = 81^5 \equiv 01 \pmod{100}$. Олай болса, $3^{100} = (3^{20})^5 \equiv 1^5 \equiv 01 \pmod{100}$. Соңғы екі цифры: 01.