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OMCE004

OMCE004(B) - 別解(典型的?)

ユーザー解説 by zplc

 最終的にすることは変わりませんが,考え方だけ別解です.たまによく(形容矛盾)見るテクニックです.


 重要なのは RBWRBW組み合わせ的な意味を考えることです.
 ボールに適当に 11 から 20242024 までの番号を付けます(また便宜上,ボール 20252025 はボール 11 を表すものとします).このとき,ある塗り方における RBWRBW は次の場合の数に等しいことが分かります.

  • 11 以上 20242024 以下の整数の組 (r,b,w)(r,b,w) であって,以下を満たすものの個数.
    • ボール rrr+1r+1 はともに赤色である.
    • ボール bbb+1b+1 はともに青色である.
    • ボール www+1w+1 はともに白色である.

これはいわゆる「積の法則」から簡単に分かります.白丸の箇条書きがそれぞれ R,B,WR,B,W 通りあるからです.
 この場合の数をすべての塗り方について足し合わせれば,それを 320243^{2024} で割ることで平均が出せます.以下はこれを考えましょう.


 ここで主客転倒と呼ばれるテクニックが使えます.つまり,「足し合わせる過程においてある組 (r,b,w)(r,b,w) は何回寄与するか?」を考えてそれを足し合わせても変わりません.次のことがすぐに分かります.

  • ボール r,r+1,b,b+1,w,w+1r,r+1, b, b+1, w, w+1 がすべて異なるとき,「これらのボールを対応する色で塗り,それ以外は自由に塗る塗り方」すべてが (r,b,w)(r,b,w) を含むから,この組は 320183^{2018} 回寄与する.
  • そうでないとき,寄与するような塗り方はない(被っているボールは同時に 22 色で塗らなければならなくなる).よって寄与は 00 回.

従って,考えるべきことは「ボール r,r+1,b,b+1,w,w+1r,r+1,b,b+1,w,w+1 がすべて異なるような r,b,wr,b,w はいくつあるか?」に絞られました.なぜなら,これが分かれば,寄与の合計はその 320183^{2018} 倍であり,これが求めていた総和であるからです.


 あとは rr を固定するなどして,今考えるべきことの答えは 2024×(1+2++2019)×22024 \times (1+2+\cdots+2019)\times 2 だと分かるので,これで解けました.