پر کردن جدول (۲۲ نمره)
یک جدول $2025 \times 2025$ داریم. یک خانه از این جدول را خانهای «در حاشیهی جدول» میگوییم اگر در سطر اول، سطر آخر، ستون اول یا ستون آخر جدول باشد. دو خانه از جدول «مجاور» هستند اگر و تنها اگر در دقیقا یک ضلع مشترک باشند. به دنبالهای از خانههای جدول که عضو ابتدا و انتهای آن به ترتیب $A$ و $B$ است و هر دو عضو متوالی آن مجاور هم هستند نیز یک «مسیر» بین دو خانهی $A$ و $B$ میگوییم. میخواهیم در هر یک از خانههای جدول، یکی از اعداد $1$ تا $k$ را قرار دهیم به طوری که همهی شرایط زیر رعایت شوند:
- از هر عدد حداکثر دو بار استفاده شده باشد.
- اگر دو خانه دارای عدد یکسان $x$ باشند، هر کوتاهترین مسیر بین آن دو خانه، شامل حداقل یک خانه با عددی اکیداً بزرگتر از $x$ باشد. طبیعتاً در این صورت دو خانهی مجاور هم نباید عدد یکسانی داشته باشند.
- عدد هر خانه در حاشیهی جدول اکیداً بزرگتر از عدد هر خانهای باشد که در حاشیهی جدول نیست.
کمترین مقدار ممکن برای $k$ را بیابد.
برای پاسخ کامل این سوال، لازم است یک عدد $q$ ارائه دهید و بهازای آن، هر دو کار زیر را انجام دهید. طبیعتاً اگر موفق به انجام فقط یکی از دو مورد شوید، بخشی از امتیاز سوال به شما تعلق میگیرد.
- برای پر کردن جدول، شیوهای ارائه دهید که در آن، ${ k = q }$ باشد.
- ثابت کنید شیوهای برای پر کردن جدول وجود ندارد که در آن، ${ k < q }$ باشد.