سوال ۴
دنبالهی nتایی a_1, a_2, \cdots a_n داده شده است به طوری که هر عضو این دنباله به صورت تصادفی از بین اعداد
0, 1, \cdots, n^6 انتخاب شده است. مقدار S_{i,j} را برابر جمع اعداد a_i, a_{i+1}, \cdots, a_j قرار دهید.
حال میخواهیم به جای هر a_i یک مقدار نامنفی جدیدی قرار دهیم که:
اوّلاً مقدار جدید حداکثر نصف مقدار قبلی باشد
ثانیاً به ازای هر i<j و k<l، که قبلاً داشتیم S_{i,j} \leq S_{k,l}، به ازای مقادیر جدید a_iها نیز همین نامساوی را داشته باشیم.
در زیر میخواهیم به کمک شما روشی ارائه دهیم که به احتمال خوبی این کار را برای ما انجام میدهد.
ثابت کنید اگر همهی a_iها زوج باشند، حتماً این کار شدنی است.
اگر از هر a_i که فرد است یک واحد کم کنیم به مقادیر جدیدی برای a_iها میرسیم که همهی آنها زوجاند. اما ممکن است جهت بعضی از نامساویهای S_{i,j} \leq S_{k,l} عوض شود. ثابت کنید به ازای هر i,j,k,l احتمال عوض شدن جهت نامساوی S_{i,j} \leq S_{k,l} حداکثر 2 \over n^5 است.
با استفاده از قسمت دوم، ثابت کنید اگر از همهی a_iهای فرد یک واحد کم کنیم، احتمال اینکه جهت حتی یکی از نامساویها عوض شود کمتر از 2 \over n است. در نتیجه در این روش با احتمال حداقل 1 - {2 \over n} میتوانیم بدون عوض شدن جهت نامساویها همهی اعداد را زوج کنیم سپس با استفاده از قسمت اول به نتیجهی مطلوب میرسیم.