➕➖ mathy ➗✖️
Welcome!✌ I write math stuff here.
Soal Kombinatorika dari Pelatnas Malaysia 2022
Published on 3 January 2023Berikut ini ada sebuah soal kombinatorika yang diberikan saat tahapan IMO Team Selection Test di Malaysia. Authornya adalah teman saya yang bernama Ivan Chan (Malaysia), anaknya imba sekali. Soalnya adalah sebagai berikut.
Problem Statement (Original; English)
Let $S$ be a set of $2023$ points in a plane, and it is known that the distances of any two different points in $S$ are all distinct. Ivan colors the points with $k$ colors such that for every point $P \in S$, the closest and the furthest point from $P$ in $S$ also have the same color as $P$.
What is the maximum possible value of $k$?
Problem Statement (Indonesian)
Misal $S$ adalah sebuah kumpulan $2023$ titik pada bidang, dan diketahui bahwa jarak setiap pasang titik di $S$ berbeda. Ivan mewarnai titik-titik tersebut dengan $k$ buah warna sedemikian sehingga untuk setiap titik $P \in S$, titik terjauh dan titik terdekat dari $P$ yang merupakan anggota $S$ juga memiliki warna yang sama dengan $P$.
Berapa nilai maksimum yang mungkin dari $k$?
Komentar Ketika pertama kali membaca dan mengerjakan soal ini, saya salah baca dan mengira bahwa hanya titik terjauh dan terdekat dari $P$ saja yang harus bewarna sama, tetapi $P$ nya sendiri boleh memiliki warna yang berbeda dengan kedua titik tersebut. Untuk kasus tersebut, sepertinya cukup sulit, dan apabila saya memiliki waktu untuk mengerjakannya kembali, saya akan menuliskan solusi saya untuk variasi tersebut.
Solusi (English)
If a point $V$ with colour $\mathcal{C}$ has its furthest point in a different connected component, there are at least four points with colour $\mathcal{C}$. Otherwise, if its furthest point is in the same connected component, then it's possible that there can only be three points with colour $\mathcal{C}$. Let's say the colour that only has three points as nice colour. We claim that there is only at most one nice colour.
For a nice colour, its points must be in the same connected component. Let's say the points and the edges $a \rightarrow b \leftrightarrow c$ (So $b$ is the closest point from $a$, $c$ is the closest point from $b$, and $b$ is the closest point from $c$). We must have $c$ as the furthest point from $a$, and $a$ as the furthest point from both $b$ and $c$. Let say we have another nice colour with connected component $a_1 \rightarrow b_1 \leftrightarrow c_1$. Then since $a$ is the furthest from $b$ and $b_1$ is the closest from $a_1$, we have: \[ d(a, b) > d(a_1, b) > d(a_1, b_1), \]and similarly by symmetry we should have $d(a_1, b_1) > d(a,b)$. A contradiction.
Therefore, there are at most one nice colour. If $k$ denotes the number of the colours, we have: \[ 2023 \ge 4(k-1)+3 \implies 506 \ge k. \]
Terima kasih sudah membaca, dan sampai jumpa di post berikutnya!
© 2021 donbasta - Huge thanks to vincentdoerig for the cool Latex style!