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OMC211 (for beginners)

OMC211(E)

 3×203×20 のマス目を考え,上から aia_i 行目,左から bib_i 行目のマスを XiX_i とする.このとき,X1,X2,,X60X_1,X_2,\ldots,X_{60} はマス目の全てのマスを通り,左上のマスから右上のマスまで,辺を共有したマスを辿る道になっているから,このような道の個数を数えれば良い.以下では,上から cc 行目,左から dd 行目のマスを [c,d][c,d] で表す.
 [1,1][1,1] から 00 回以上右に進み,初めて下に進んだマスを [2,k][2,k] とすると,道はそこから [2,k][2,1][3,1][3,k][3,k+1][2,k]→ \cdots →[2,1]→[3,1]→ \cdots →[3,k]→[3,k+1] と一意に定まることが分かる.特に,3×n3×n のマス目について,[1,1][1,n][3,1][3,n][1,1]→[1,n]→[3,1]→[3,n] と通る道はちょうど 11 つ存在する.従って,3×203×20 のマス目をいくつかの 3×n3×n のマス目に分ける方法を考えれば,それと道が 1111 対応する.ただし,このままでは終点が [1,20][1,20] ではなく [3,20][3,20] ともなりうることに留意する.
 上のマス目の分け方を次のように考える.

  • 3×203×20 のマス目を分けている縦の線 1919 本のうち,00 本以上を選び,それを境界とする.

 このとき,境界を 11 本引くと終点の右上・右下が入れ替わるため,境界はちょうど奇数本引けば良い.1919 本目の境界を最後に選べば,その有無で偶奇を調整できるため,特に求める答は 218=2621442^{18}=\mathbf{262144} である.
 以下に 3×73×7 のマス目を 33 本の境界で分けた場合を示す:

figure 1

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