IMO 1988 · Problem 2
Let \(n\) be a positive integer and let \(A_1, A_2, \ldots, A_{2n+1}\) be subsets of a set \(B\). Suppose that
(a) Each \(A_i\) has exactly \(2n\) elements,
(b) Each \(A_i \cap A_j\) \((1 \leq i < j \leq 2n+1)\) contains exactly one element, and
(c) Every element of \(B\) belongs to at least two of the \(A_i\).
For which values of \(n\) can one assign to every element of \(B\) one of the numbers 0 and 1 in such a way that \(A_i\) has 0 assigned to exactly \(n\) of its elements?
Official text of the problem. Official problem paper (PDF)
Answer
Exactly the positive even integers \(n\).
Solution
We first prove that every element of \(B\) belongs to exactly two of the sets.
For \(x\in B\), let \(r(x)\) be the number of sets containing \(x\). Fix an index \(i\). Counting pairs \((x,j)\) with \(x\in A_i\cap A_j\) and \(j\ne i\), we obtain \[ \sum_{x\in A_i}\bigl(r(x)-1\bigr) =\sum_{j\ne i}|A_i\cap A_j| =2n. \] By (c), every summand on the left is at least \(1\). By (a), there are exactly \(2n\) summands. Consequently, every summand equals \(1\), so \(r(x)=2\) for every \(x\in A_i\). Since every element of \(B\) lies in some \(A_i\), the assertion follows.
For distinct indices \(i,j\), denote the unique element of \(A_i\cap A_j\) by \(b_{ij}=b_{ji}\). The preceding assertion shows that different unordered pairs of indices give different elements, and every element of \(B\) arises this way. Thus \[ A_i=\{b_{ij}:j\ne i\}. \]
Suppose a required assignment exists, and let \(Z\) be the set of elements assigned \(0\). The set \(B\) is finite because \(B=\bigcup_i A_i\). Counting incidences between elements of \(Z\) and the sets \(A_i\) gives \[ (2n+1)n=\sum_{i=1}^{2n+1}|Z\cap A_i|=2|Z|. \] Hence \((2n+1)n\) is even. Since \(2n+1\) is odd, \(n\) must be even.
Conversely, let \(n=2k\), where \(k\ge1\), and put \(m=2n+1=4k+1\). Regard the indices \(1,\ldots,m\) cyclically, modulo \(m\). Assign \(0\) to \(b_{ij}\) precisely when \[ j-i\equiv \pm1,\pm2,\ldots,\pm k\pmod m, \] and assign \(1\) otherwise. This rule is unchanged when \(i\) and \(j\) are interchanged, so it is well-defined.
For each fixed \(i\), the elements of \(A_i\) assigned \(0\) are precisely those corresponding to \[ j=i- k,\ldots,i-1,\ i+1,\ldots,i+k \pmod m. \] These \(2k\) indices are distinct and different from \(i\): their offsets are nonzero, and the difference between any two offsets has absolute value at most \(2k<m\). Thus exactly \(2k=n\) elements of every \(A_i\) receive \(0\), as required.
Therefore the assignment exists if and only if \(n\) is even.
The solution was checked against John Scholes' IMO solution archive (Kalva).
IMO 1988 · Aufgabe 2
Sei \(n\) eine positive ganze Zahl, und seien \(A_1, A_2, \ldots, A_{2n+1}\) Teilmengen einer Menge \(B\). Es gelte:
(a) Jede Menge \(A_i\) hat genau \(2n\) Elemente,
(b) jeder Durchschnitt \(A_i \cap A_j\) \((1 \leq i < j \leq 2n+1)\) enthält genau ein Element, und
(c) jedes Element von \(B\) gehört zu mindestens zwei der Mengen \(A_i\).
Für welche Werte von \(n\) kann man jedem Element von \(B\) eine der Zahlen 0 und 1 so zuordnen, dass genau \(n\) Elementen jeder Menge \(A_i\) die Zahl 0 zugeordnet wird?
Aufgabentext aus dem offiziellen englischen Text übersetzt. Offizielles Aufgabenblatt (PDF)
Antwort
Genau für die positiven geraden ganzen Zahlen \(n\).
Lösung
Wir zeigen zunächst, dass jedes Element von \(B\) zu genau zwei der Mengen gehört.
Für \(x\in B\) sei \(r(x)\) die Anzahl der Mengen, die \(x\) enthalten. Fixiere einen Index \(i\). Durch Abzählen der Paare \((x,j)\) mit \(x\in A_i\cap A_j\) und \(j\ne i\) erhalten wir \[ \sum_{x\in A_i}\bigl(r(x)-1\bigr) =\sum_{j\ne i}|A_i\cap A_j| =2n. \] Nach (c) ist jeder Summand auf der linken Seite mindestens \(1\). Nach (a) gibt es genau \(2n\) Summanden. Folglich ist jeder Summand gleich \(1\), also gilt \(r(x)=2\) für jedes \(x\in A_i\). Da jedes Element von \(B\) in einer der Mengen \(A_i\) liegt, folgt die Behauptung.
Für verschiedene Indizes \(i,j\) bezeichnen wir das einzige Element von \(A_i\cap A_j\) mit \(b_{ij}=b_{ji}\). Die vorangegangene Behauptung zeigt, dass verschiedene ungeordnete Indexpaarungen verschiedene Elemente ergeben und dass jedes Element von \(B\) auf diese Weise entsteht. Somit gilt \[ A_i=\{b_{ij}:j\ne i\}. \]
Angenommen, eine Zuordnung mit der geforderten Eigenschaft existiert, und sei \(Z\) die Menge der Elemente, denen \(0\) zugeordnet wird. Die Menge \(B\) ist endlich, da \(B=\bigcup_i A_i\). Durch Abzählen der Inzidenzen zwischen Elementen von \(Z\) und den Mengen \(A_i\) ergibt sich \[ (2n+1)n=\sum_{i=1}^{2n+1}|Z\cap A_i|=2|Z|. \] Also ist \((2n+1)n\) gerade. Da \(2n+1\) ungerade ist, muss \(n\) gerade sein.
Sei umgekehrt \(n=2k\) mit \(k\ge1\), und setze \(m=2n+1=4k+1\). Wir betrachten die Indizes \(1,\ldots,m\) zyklisch modulo \(m\). Ordne \(b_{ij}\) genau dann \(0\) zu, wenn \[ j-i\equiv \pm1,\pm2,\ldots,\pm k\pmod m, \] und andernfalls \(1\). Diese Regel bleibt beim Vertauschen von \(i\) und \(j\) unverändert und ist somit wohldefiniert.
Für jedes feste \(i\) sind die Elemente von \(A_i\), denen \(0\) zugeordnet wird, genau diejenigen, die zu \[ j=i- k,\ldots,i-1,\ i+1,\ldots,i+k \pmod m \] gehören. Diese \(2k\) Indizes sind paarweise verschieden und von \(i\) verschieden: Ihre Abstände von \(i\) sind von null verschieden, und die Differenz zweier solcher Abstände hat einen Betrag von höchstens \(2k<m\). Somit erhalten genau \(2k=n\) Elemente jeder Menge \(A_i\) die Zahl \(0\), wie gefordert.
Die Zuordnung existiert daher genau dann, wenn \(n\) gerade ist.
Die Lösung wurde mit dem IMO-Lösungsarchiv von John Scholes (Kalva) abgeglichen.
IMO 1988 · Soru 2
\(n\) bir pozitif tam sayı ve \(A_1, A_2, \ldots, A_{2n+1}\), bir \(B\) kümesinin alt kümeleri olsun. Aşağıdaki koşulların sağlandığını varsayalım:
(a) Her \(A_i\) tam olarak \(2n\) elemanlıdır,
(b) Her \(A_i \cap A_j\) \((1 \leq i < j \leq 2n+1)\) tam olarak bir eleman içerir ve
(c) \(B\)'nin her elemanı, \(A_i\) kümelerinin en az ikisine aittir.
\(n\)'nin hangi değerleri için \(B\)'nin her elemanına 0 ve 1 sayılarından biri, her \(A_i\)'nin tam olarak \(n\) elemanına 0 atanacak biçimde atanabilir?
Soru metni resmi İngilizce metinden çevrilmiştir. Resmi soru kâğıdı (PDF)
Cevap
\(n\), pozitif çift tam sayıların tümünü alabilir.
Çözüm
Önce \(B\)'nin her elemanının bu kümelerden tam olarak ikisine ait olduğunu kanıtlayalım.
\(x\in B\) için \(r(x)\), \(x\)'i içeren kümelerin sayısı olsun. Bir \(i\) indisini sabitleyelim. \(x\in A_i\cap A_j\) ve \(j\ne i\) koşullarını sağlayan \((x,j)\) ikililerini sayarak \[ \sum_{x\in A_i}\bigl(r(x)-1\bigr) =\sum_{j\ne i}|A_i\cap A_j| =2n \] elde ederiz. (c) gereği soldaki her terim en az \(1\)'dir. (a) gereği tam olarak \(2n\) terim vardır. Dolayısıyla her terim \(1\)'e eşittir; yani her \(x\in A_i\) için \(r(x)=2\)'dir. \(B\)'nin her elemanı bir \(A_i\)'de bulunduğundan, iddia kanıtlanmış olur.
Farklı \(i,j\) indisleri için \(A_i\cap A_j\)'nin tek elemanını \(b_{ij}=b_{ji}\) ile gösterelim. Az önce kanıtlanan iddia, farklı sırasız indis çiftlerinin farklı elemanlar verdiğini ve \(B\)'nin her elemanının bu şekilde elde edildiğini gösterir. Böylece \[ A_i=\{b_{ij}:j\ne i\}. \]
İstenen türde bir atamanın var olduğunu varsayalım ve \(0\) atanan elemanların kümesi \(Z\) olsun. \(B=\bigcup_i A_i\) olduğundan \(B\) sonludur. \(Z\)'nin elemanlarının \(A_i\) kümelerinde bulunma sayılarını iki yoldan sayarak \[ (2n+1)n=\sum_{i=1}^{2n+1}|Z\cap A_i|=2|Z| \] elde ederiz. Dolayısıyla \((2n+1)n\) çifttir. \(2n+1\) tek olduğundan \(n\) çift olmalıdır.
Tersine, \(k\ge1\) olmak üzere \(n=2k\) olsun ve \(m=2n+1=4k+1\) alalım. \(1,\ldots,m\) indislerini modül \(m\)'ye göre döngüsel olarak ele alalım. \(b_{ij}\)'ye, tam olarak \[ j-i\equiv \pm1,\pm2,\ldots,\pm k\pmod m, \] olduğunda \(0\), diğer durumlarda \(1\) atayalım. \(i\) ve \(j\)'nin yerleri değiştirildiğinde bu kural değişmediğinden, atama iyi tanımlıdır.
Sabit bir \(i\) için \(A_i\)'nin \(0\) atanan elemanları, tam olarak \[ j=i- k,\ldots,i-1,\ i+1,\ldots,i+k \pmod m \] indislerine karşılık gelenlerdir. Bu \(2k\) indis birbirinden ve \(i\)'den farklıdır: \(i\)'ye göre farkları sıfırdan farklıdır ve bu farklardan herhangi ikisinin farkının mutlak değeri en çok \(2k<m\)'dir. Böylece her \(A_i\)'nin tam olarak \(2k=n\) elemanına, istendiği gibi, \(0\) atanır.
Sonuç olarak, böyle bir atama ancak ve ancak \(n\) çift olduğunda vardır.
Çözüm, John Scholes'un IMO çözüm arşiviyle (Kalva) karşılaştırılarak kontrol edildi.
IMO 1988 · Problema 2
Sea \(n\) un entero positivo y sean \(A_1, A_2, \ldots, A_{2n+1}\) subconjuntos de un conjunto \(B\). Supongamos que
(a) Cada \(A_i\) tiene exactamente \(2n\) elementos,
(b) Cada \(A_i \cap A_j\) \((1 \leq i < j \leq 2n+1)\) contiene exactamente un elemento, y
(c) Todo elemento de \(B\) pertenece al menos a dos de los \(A_i\).
¿Para qué valores de \(n\) se puede asignar a cada elemento de \(B\) uno de los números 0 y 1 de tal manera que en cada \(A_i\) haya exactamente \(n\) elementos a los que se haya asignado 0?
Enunciado traducido del texto oficial en inglés. Enunciado oficial (PDF)
Respuesta
Exactamente los enteros positivos pares \(n\).
Solución
Primero demostramos que todo elemento de \(B\) pertenece a exactamente dos de los conjuntos.
Para \(x\in B\), sea \(r(x)\) el número de conjuntos que contienen a \(x\). Fijemos un índice \(i\). Contando los pares \((x,j)\) con \(x\in A_i\cap A_j\) y \(j\ne i\), obtenemos \[ \sum_{x\in A_i}\bigl(r(x)-1\bigr) =\sum_{j\ne i}|A_i\cap A_j| =2n. \] Por (c), cada sumando del miembro izquierdo es al menos \(1\). Por (a), hay exactamente \(2n\) sumandos. Por consiguiente, cada sumando es igual a \(1\), de modo que \(r(x)=2\) para todo \(x\in A_i\). Como todo elemento de \(B\) pertenece a algún \(A_i\), se sigue la afirmación.
Para índices distintos \(i,j\), denotemos por \(b_{ij}=b_{ji}\) el único elemento de \(A_i\cap A_j\). La afirmación anterior muestra que pares no ordenados distintos de índices dan elementos distintos, y que todo elemento de \(B\) se obtiene de esta manera. Así, \[ A_i=\{b_{ij}:j\ne i\}. \]
Supongamos que existe una asignación como la requerida, y sea \(Z\) el conjunto de elementos a los que se asigna \(0\). El conjunto \(B\) es finito porque \(B=\bigcup_i A_i\). Al contar las incidencias entre los elementos de \(Z\) y los conjuntos \(A_i\), obtenemos \[ (2n+1)n=\sum_{i=1}^{2n+1}|Z\cap A_i|=2|Z|. \] Por tanto, \((2n+1)n\) es par. Como \(2n+1\) es impar, \(n\) debe ser par.
Recíprocamente, sea \(n=2k\), donde \(k\ge1\), y pongamos \(m=2n+1=4k+1\). Consideremos los índices \(1,\ldots,m\) cíclicamente, módulo \(m\). Asignemos \(0\) a \(b_{ij}\) precisamente cuando \[ j-i\equiv \pm1,\pm2,\ldots,\pm k\pmod m, \] y asignemos \(1\) en caso contrario. Esta regla no cambia al intercambiar \(i\) y \(j\), por lo que está bien definida.
Para cada \(i\) fijo, los elementos de \(A_i\) a los que se asigna \(0\) son precisamente los que corresponden a \[ j=i- k,\ldots,i-1,\ i+1,\ldots,i+k \pmod m. \] Estos \(2k\) índices son distintos entre sí y distintos de \(i\): sus desplazamientos respecto de \(i\) son no nulos, y la diferencia entre dos cualesquiera de estos desplazamientos tiene valor absoluto a lo sumo \(2k<m\). Así, exactamente \(2k=n\) elementos de cada \(A_i\) reciben \(0\), como se requiere.
Por tanto, la asignación existe si y solo si \(n\) es par.
La solución se comprobó con el archivo de soluciones de la IMO de John Scholes (Kalva).
IMO 1988 · 问题 2
设 \(n\) 为正整数,\(A_1, A_2, \ldots, A_{2n+1}\) 为集合 \(B\) 的子集。假设
(a) 每个 \(A_i\) 恰有 \(2n\) 个元素,
(b) 每个 \(A_i \cap A_j\) \((1 \leq i < j \leq 2n+1)\) 恰含一个元素,且
(c) \(B\) 的每个元素至少属于其中两个 \(A_i\)。
对于哪些 \(n\),可以给 \(B\) 的每个元素赋予数字 0 或 1,使每个 \(A_i\) 中恰有 \(n\) 个元素被赋予 0?
题目译自官方英文原文。 官方试卷 (PDF)
答案
恰好为所有正偶数 \(n\)。
解答
我们首先证明,\(B\) 的每个元素都恰好属于两个集合。
对于 \(x\in B\),设 \(r(x)\) 为包含 \(x\) 的集合个数。固定一个下标 \(i\)。计算满足 \(x\in A_i\cap A_j\) 且 \(j\ne i\) 的数对 \((x,j)\) 的个数,得到 \[ \sum_{x\in A_i}\bigl(r(x)-1\bigr) =\sum_{j\ne i}|A_i\cap A_j| =2n. \] 由 (c),左边每一项都至少为 \(1\)。由 (a),左边恰有 \(2n\) 项。因此,每一项都等于 \(1\),故对每个 \(x\in A_i\),都有 \(r(x)=2\)。由于 \(B\) 的每个元素都属于某个 \(A_i\),上述结论得证。
对于不同的下标 \(i,j\),将 \(A_i\cap A_j\) 的唯一元素记为 \(b_{ij}=b_{ji}\)。上述结论表明,不同的无序下标对对应不同的元素,而且 \(B\) 的每个元素都可由此得到。因此 \[ A_i=\{b_{ij}:j\ne i\}. \]
假设存在满足要求的赋值,设 \(Z\) 为被赋予 \(0\) 的元素组成的集合。由于 \(B=\bigcup_i A_i\),集合 \(B\) 是有限集。计算 \(Z\) 的元素与集合 \(A_i\) 之间的隶属关系总数,得到 \[ (2n+1)n=\sum_{i=1}^{2n+1}|Z\cap A_i|=2|Z|. \] 所以 \((2n+1)n\) 为偶数。由于 \(2n+1\) 为奇数,\(n\) 必须为偶数。
反过来,设 \(n=2k\),其中 \(k\ge1\),并令 \(m=2n+1=4k+1\)。将下标 \(1,\ldots,m\) 按模 \(m\) 循环理解。当且仅当 \[ j-i\equiv \pm1,\pm2,\ldots,\pm k\pmod m, \] 时,给 \(b_{ij}\) 赋予 \(0\),否则赋予 \(1\)。交换 \(i\) 与 \(j\) 后,这一规则不变,因此它是良定义的。
对每个固定的 \(i\),\(A_i\) 中被赋予 \(0\) 的元素恰好对应于下列下标: \[ j=i- k,\ldots,i-1,\ i+1,\ldots,i+k \pmod m. \] 这 \(2k\) 个下标互不相同,且都不同于 \(i\):它们相对于 \(i\) 的偏移量都非零,且任意两个偏移量之差的绝对值至多为 \(2k<m\)。因此,每个 \(A_i\) 中恰有 \(2k=n\) 个元素被赋予 \(0\),符合要求。
所以,满足要求的赋值存在,当且仅当 \(n\) 为偶数。
解答已与 John Scholes 的 IMO 解答档案(Kalva)核对。
IMO 1988 · Задача 2
Пусть \(n\) — натуральное число, а \(A_1, A_2, \ldots, A_{2n+1}\) — подмножества множества \(B\). Предположим, что
(a) каждое \(A_i\) содержит ровно \(2n\) элементов,
(b) каждое \(A_i \cap A_j\) \((1 \leq i < j \leq 2n+1)\) содержит ровно один элемент и
(c) каждый элемент множества \(B\) принадлежит по крайней мере двум из множеств \(A_i\).
При каких значениях \(n\) можно приписать каждому элементу множества \(B\) одно из чисел 0 и 1 так, чтобы ровно \(n\) элементам каждого \(A_i\) был приписан 0?
Условие переведено с официального английского текста. Официальный текст задач (PDF)
Ответ
Ровно при всех чётных натуральных \(n\).
Решение
Сначала докажем, что каждый элемент множества \(B\) принадлежит ровно двум из данных множеств.
Для \(x\in B\) обозначим через \(r(x)\) число множеств, содержащих \(x\). Зафиксируем индекс \(i\). Подсчитав пары \((x,j)\), для которых \(x\in A_i\cap A_j\) и \(j\ne i\), получим \[ \sum_{x\in A_i}\bigl(r(x)-1\bigr) =\sum_{j\ne i}|A_i\cap A_j| =2n. \] По условию (c) каждое слагаемое слева не меньше \(1\). По условию (a) число слагаемых равно \(2n\). Следовательно, каждое слагаемое равно \(1\), так что \(r(x)=2\) для каждого \(x\in A_i\). Поскольку каждый элемент множества \(B\) лежит в некотором \(A_i\), утверждение доказано.
Для различных индексов \(i,j\) обозначим единственный элемент \(A_i\cap A_j\) через \(b_{ij}=b_{ji}\). Доказанное утверждение показывает, что различным неупорядоченным парам индексов соответствуют различные элементы и что каждый элемент множества \(B\) получается таким образом. Итак, \[ A_i=\{b_{ij}:j\ne i\}. \]
Предположим, что требуемое присваивание существует, и обозначим через \(Z\) множество элементов, которым приписан \(0\). Множество \(B\) конечно, поскольку \(B=\bigcup_i A_i\). Подсчёт пар, состоящих из элемента \(Z\) и содержащего его множества \(A_i\), даёт \[ (2n+1)n=\sum_{i=1}^{2n+1}|Z\cap A_i|=2|Z|. \] Следовательно, \((2n+1)n\) чётно. Поскольку \(2n+1\) нечётно, \(n\) должно быть чётным.
Обратно, пусть \(n=2k\), где \(k\ge1\), и положим \(m=2n+1=4k+1\). Будем рассматривать индексы \(1,\ldots,m\) циклически, по модулю \(m\). Припишем элементу \(b_{ij}\) число \(0\) тогда и только тогда, когда \[ j-i\equiv \pm1,\pm2,\ldots,\pm k\pmod m, \] а в остальных случаях припишем \(1\). При перестановке \(i\) и \(j\) это правило не меняется, поэтому оно корректно определено.
Для каждого фиксированного \(i\) элементы \(A_i\), которым приписан \(0\), — это в точности элементы, соответствующие индексам \[ j=i- k,\ldots,i-1,\ i+1,\ldots,i+k \pmod m. \] Эти \(2k\) индексов попарно различны и отличны от \(i\): их смещения относительно \(i\) ненулевые, а разность любых двух смещений по абсолютной величине не превосходит \(2k<m\). Таким образом, ровно \(2k=n\) элементам каждого \(A_i\) приписан \(0\), что и требовалось.
Итак, требуемое присваивание существует тогда и только тогда, когда \(n\) чётно.
Решение проверено по архиву решений IMO Джона Скоулза (Kalva).
IMO 1988 · المسألة 2
ليكن \(n\) عددًا صحيحًا موجبًا، ولتكن \(A_1, A_2, \ldots, A_{2n+1}\) مجموعات جزئية من مجموعة \(B\). افترض أن
(a) كل مجموعة \(A_i\) تحتوي على \(2n\) عنصرًا بالضبط،
(b) كل تقاطع \(A_i \cap A_j\) \((1 \leq i < j \leq 2n+1)\) يحتوي على عنصر واحد بالضبط، و
(c) كل عنصر من \(B\) ينتمي إلى مجموعتين على الأقل من المجموعات \(A_i\).
لأي قيم \(n\) يمكن إسناد أحد العددين 0 و1 إلى كل عنصر من \(B\)، بحيث تحتوي كل مجموعة \(A_i\) على \(n\) عنصرًا بالضبط أُسند إليها العدد 0؟
نص المسألة مترجم عن النص الإنجليزي الرسمي. ورقة المسائل الرسمية (PDF)
الإجابة
الأعداد الصحيحة الموجبة الزوجية \(n\)، دون غيرها.
الحل
نثبت أولًا أن كل عنصر من \(B\) ينتمي إلى مجموعتين بالضبط من هذه المجموعات.
لكل \(x\in B\)، ليكن \(r(x)\) عدد المجموعات التي تحتوي على \(x\). نثبت دليلًا \(i\). بعدّ الأزواج \((x,j)\) التي تحقق \(x\in A_i\cap A_j\) و\(j\ne i\)، نحصل على \[ \sum_{x\in A_i}\bigl(r(x)-1\bigr) =\sum_{j\ne i}|A_i\cap A_j| =2n. \] بحسب (c)، كل حد في المجموع في الطرف الأيسر لا يقل عن \(1\). وبحسب (a)، عدد الحدود هو \(2n\) بالضبط. وبالتالي يساوي كل حد \(1\)، ومن ثم \(r(x)=2\) لكل \(x\in A_i\). وبما أن كل عنصر من \(B\) يقع في إحدى المجموعات \(A_i\)، تثبت الدعوى.
للدليلين المختلفين \(i,j\)، نرمز إلى العنصر الوحيد في \(A_i\cap A_j\) بالرمز \(b_{ij}=b_{ji}\). تبين الدعوى السابقة أن الأزواج غير المرتبة المختلفة من الأدلة تعطي عناصر مختلفة، وأن كل عنصر من \(B\) نحصل عليه بهذه الطريقة. وعليه \[ A_i=\{b_{ij}:j\ne i\}. \]
افترض وجود إسناد يحقق المطلوب، ولتكن \(Z\) مجموعة العناصر التي أُسند إليها \(0\). المجموعة \(B\) منتهية لأن \(B=\bigcup_i A_i\). بعدّ حالات الانتماء بين عناصر \(Z\) والمجموعات \(A_i\)، نحصل على \[ (2n+1)n=\sum_{i=1}^{2n+1}|Z\cap A_i|=2|Z|. \] إذن \((2n+1)n\) زوجي. وبما أن \(2n+1\) فردي، فلا بد أن يكون \(n\) زوجيًا.
وعكسًا، ليكن \(n=2k\)، حيث \(k\ge1\)، ولنضع \(m=2n+1=4k+1\). ننظر إلى الأدلة \(1,\ldots,m\) دوريًا، بترديد \(m\). نسند \(0\) إلى \(b_{ij}\) إذا وفقط إذا كان \[ j-i\equiv \pm1,\pm2,\ldots,\pm k\pmod m, \] ونسند \(1\) في غير ذلك. لا تتغير هذه القاعدة عند تبديل \(i\) و\(j\)، ولذلك فهي محددة تحديدًا سليمًا.
لكل \(i\) ثابت، عناصر \(A_i\) التي أُسند إليها \(0\) هي بالضبط العناصر المقابلة للأدلة \[ j=i- k,\ldots,i-1,\ i+1,\ldots,i+k \pmod m. \] هذه الأدلة وعددها \(2k\) مختلفة ومغايرة للدليل \(i\): فإزاحاتها غير صفرية، والقيمة المطلقة للفرق بين أي إزاحتين لا تزيد على \(2k<m\). وهكذا فإن \(2k=n\) عنصرًا بالضبط من كل \(A_i\) يُسند إليها \(0\)، كما هو مطلوب.
إذن يوجد الإسناد إذا وفقط إذا كان \(n\) زوجيًا.
تمت مراجعة الحل بمقارنته بأرشيف حلول IMO لجون سكولز (Kalva).