题目内容

【题目】圆周上分布着2002 个点,现将它们任意地染成白色或黑色,如果从某一点开始,依任一方向绕圆周运动到任一点,所经过的(包括该点本身)白点总数恒大于黑点总数,则称该点为好点.为确保圆周上至少有一个好点,试求所染黑点数目的最大值.

【答案】667

【解析】

由题意知,好点必为白色.以下讨论一般情形:即圆周上有个点,把它们黑、白染色,仅当黑点的个数时,才能保证一定有好点存在.

用数学归纳法进行证明,

1.时,圆周上共有4 个点,黑、白染色为一个黑点和三个白点,在三个相连的白点中取居中的一个白点,易知它为好点,故当时结论正确.

2. 设当时命题成立.那么,当时,在个黑点中任取一个黑点记为,在的两旁分别取与相距最近的白点记为,把这三点从这圆周上暂时拿掉,则在圆周上只剩下个点,其中有个黑点.由归纳假设,在此个点中必有一个好点,记为(白点).然后再把三点放回到圆周上得到个点.

现证明仍为好点.

事实上,由于为白点,则点必在弧外,因而从点沿圆周上的点到达(或)内的点时(不含点),白点总数与黑点总数之差比原差还要大1,从而到达点时,白点总数与黑点总数之差必大于0,即说明仍为好点,故时, 结论成立.

另一方面,当黑点的总数为时,确有一种黑、白染色使得好点不存在:因个黑点将圆周分为个小弧段,再将剩下的个白点放入个小弧段中去,使得每个孤段上不多于2 个白点,这总是可以做到的,此种染法就不存在好点.

∴为确保好点存在,所染黑点的总数≤667.

综上所述,所染黑点数目的最大值为667.

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