Задача № 1674749, 10, 11 классы3 / 5

Жора и раскладка микросхем — олимпиадная задача по теории графов

На микросхеме 20252025 различных элементов, некоторые пары из которых соединены проводами. Жора хочет раскидать элементы по nn платам так, чтобы никакие два элемента одной платы не были соединены проводами. Жора посчитал, что если плат будет всего две, то у него будет 22 способа, а если плат 20252025 – то 2025 ⋅ 202420242025~\cdot~2024^{2024} способов. Сколько проводов на микросхеме? Все элементы и все платы разные, какие-то из плат могут не содержать элементов. Способы считаются разными, если хотя бы один элемент в способах находится на разных платах.

Показать ответ

20242024 провода.

Разобрать решение

Что можно сказать про граф, образованный элементами и проводами? Из того, что для двух плат способов 22, следует, что этот граф связный. Действительно, если граф распадается на несколько частей, то общее количество способов равно произведению количеств способов для каждой из частей. Но количество способов для каждой части чётно, поскольку можно поменять наборы элементов на двух платах местами (также и для nn плат количество способов всегда делится на nn, так как можно переставить наборы элементов по платам по циклу).

Подумаем теперь про размещения на 20252025 платах. Первый элемент можно разместить на любой из 20252025 плат. Элемент, связанный с первым, можно разместить на любой из 20242024 оставшихся плат. Будем и дальше добавлять по одному элементу, связанному с каким-либо из предыдущих (это возможно в силу связности графа!). Каждый раз для нового элемента доступны не более 20242024 плат (хотя бы с одним уже размещенным элементом он связан). Получается, что способов разместить 20252025 элементов на 20252025 платах для любого связного графа не больше, чем 2025⋅202420242025 \cdot 2024^{2024}.

Когда достигается равенство? Если каждый новый элемент всегда можно поместить на любую из 20242024 плат, то соединённые с ним старые (уже размещённые) элементы должны лежать на одной и той же плате. Если с новым элементом соединено два и более старых, то на предыдущем шаге можно было бы один из этих старых элементов поставить на свободную плату (такая найдётся, поскольку и плат, и элементов по 20252025, а элементы пока расставлены не все), но тогда для нового элемента было бы уже меньше 20242024 доступных способов расстановки. Значит, каждый новый элемент связан ровно с одним из уже распределённых по платам.

Итак, наш граф получается, если начинать с одного элемента, а потом 20242024 раза добавить по одному элементу с ровно одним проводом. Значит, всего проводов будет 20242024. (А граф будет являться деревом... впрочем, про это в задаче не спрашивали.)

Обсуждение

0

Комментариев пока нет.

Чтобы оставить комментарий, войдите в аккаунт.

Версии задачи

Выберите доступную версию задачи. Текущая версия отмечена в списке.

Сообщить об ошибке

Опишите неточность в условии, ответе или решении задачи № 167474.

Старый дизайн