IMO 2011 · Problem 4
Let \(n > 0\) be an integer. We are given a balance and \(n\) weights of weight \(2^0\), \(2^1,\ldots,2^{n-1}\). We are to place each of the \(n\) weights on the balance, one after another, in such a way that the right pan is never heavier than the left pan. At each step we choose one of the weights that has not yet been placed on the balance, and place it on either the left pan or the right pan, until all of the weights have been placed.
Determine the number of ways in which this can be done.
Official text of the problem. Official problem paper (PDF)
Answer
\[ \boxed{1\cdot3\cdot5\cdots(2n-1)=\frac{(2n)!}{2^n n!}}. \]
Solution
Call a sequence of placements valid if the right pan is never heavier than the left pan, and let \(a_n\) be the number of valid sequences.
First observe that, whenever the balance is nonempty, the pan containing the largest weight placed so far is strictly heavier. Indeed, if that weight is \(2^k\), the sum of all smaller weights is \[ 1+2+\cdots+2^{k-1}=2^k-1<2^k, \] where the sum is empty when \(k=0\). Thus a sequence is valid if and only if, at every nonempty stage, the largest weight present lies on the left pan.
We will prove that, for \(n\ge2\), \[ a_n=(2n-1)a_{n-1}. \]
Take any valid sequence for the \(n\) weights and delete the placement of the smallest weight, \(1\). The resulting sequence for \(2,4,\ldots,2^{n-1}\) is valid: at every nonempty stage, its largest weight was also the largest weight at the corresponding stage of the original sequence, so it lies on the left. Dividing every remaining weight by \(2\) gives a valid sequence counted by \(a_{n-1}\).
Conversely, take any sequence counted by \(a_{n-1}\) and double all its weights. This gives a valid sequence of \(n-1\) placements using \(2,4,\ldots,2^{n-1}\). There are exactly \(n\) positions in which to insert the placement of weight \(1\): before the first placement, between consecutive placements, or after the last.
- If \(1\) is inserted before the first placement, it must go on the left. This choice is valid, since every subsequent stage has the same largest weight as the corresponding stage of the doubled sequence.
- In any of the other \(n-1\) positions, \(1\) may go on either pan. A larger weight is already present, so inserting \(1\) never changes which weight is largest. The sequence therefore remains valid.
Hence each sequence counted by \(a_{n-1}\) produces exactly \[ 1+2(n-1)=2n-1 \] valid sequences. The construction is reversible by deleting \(1\) and halving the other weights, so no sequence is missed or counted twice. This proves the recurrence.
Finally, \(a_1=1\), since the sole weight must go on the left. Therefore \[ a_n=\prod_{j=1}^{n}(2j-1) =\frac{(2n)!}{2^n n!}. \]
The solution was checked against the official IMO shortlist solutions.
IMO 2011 · Aufgabe 4
Sei \(n>0\) eine ganze Zahl. Gegeben seien eine Balkenwaage und \(n\) Gewichtsstücke mit den Gewichten \(2^0,2^1,\ldots,2^{n-1}\). Wir sollen jedes der \(n\) Gewichtsstücke, eines nach dem anderen, so auf die Waage legen, dass die rechte Schale zu keinem Zeitpunkt schwerer als die linke ist. In jedem Zug wählen wir ein Gewichtsstück aus, das zu diesem Zeitpunkt noch nicht auf die Waage gelegt wurde und legen es entweder auf die linke oder die rechte Schale bis alle Gewichtsstücke verwendet worden sind. Man bestimme die Anzahl derartiger Folgen mit \(n\) Zügen.
Offizieller deutscher Aufgabentext. Offizielles Aufgabenblatt (PDF)
Antwort
\[ \boxed{1\cdot3\cdot5\cdots(2n-1)=\frac{(2n)!}{2^n n!}}. \]
Lösung
Wir nennen eine Folge von Platzierungen zulässig, wenn die rechte Schale zu keinem Zeitpunkt schwerer als die linke ist, und bezeichnen mit \(a_n\) die Anzahl der zulässigen Folgen.
Zunächst bemerken wir, dass immer dann, wenn die Waage nicht leer ist, die Schale mit dem größten bisher aufgelegten Gewichtsstück echt schwerer ist. Hat dieses Gewichtsstück nämlich das Gewicht \(2^k\), so ist die Summe aller kleineren Gewichte \[ 1+2+\cdots+2^{k-1}=2^k-1<2^k, \] wobei die Summe für \(k=0\) leer ist. Eine Folge ist also genau dann zulässig, wenn zu jedem Zeitpunkt, zu dem die Waage nicht leer ist, das größte vorhandene Gewichtsstück auf der linken Schale liegt.
Wir werden beweisen, dass für \(n\ge2\) gilt: \[ a_n=(2n-1)a_{n-1}. \]
Wir nehmen eine beliebige zulässige Folge für die \(n\) Gewichtsstücke und streichen die Platzierung des kleinsten Gewichtsstücks, \(1\). Die daraus entstehende Folge für \(2,4,\ldots,2^{n-1}\) ist zulässig: Zu jedem Zeitpunkt, zu dem die Waage nicht leer ist, war ihr größtes Gewichtsstück auch zum entsprechenden Zeitpunkt der ursprünglichen Folge das größte und liegt daher links. Teilen wir jedes verbleibende Gewicht durch \(2\), so erhalten wir eine zulässige Folge, die von \(a_{n-1}\) gezählt wird.
Umgekehrt nehmen wir eine beliebige von \(a_{n-1}\) gezählte Folge und verdoppeln alle ihre Gewichte. Dies ergibt eine zulässige Folge von \(n-1\) Platzierungen mit \(2,4,\ldots,2^{n-1}\). Es gibt genau \(n\) Stellen, an denen sich die Platzierung des Gewichtsstücks \(1\) einfügen lässt: vor der ersten Platzierung, zwischen aufeinanderfolgenden Platzierungen oder nach der letzten.
- Wird \(1\) vor der ersten Platzierung eingefügt, so muss es nach links gelegt werden. Diese Wahl ist zulässig, da zu jedem späteren Zeitpunkt das größte Gewichtsstück dasselbe ist wie zum entsprechenden Zeitpunkt der Folge mit verdoppelten Gewichten.
- An jeder der anderen \(n-1\) Stellen darf \(1\) auf eine beliebige der beiden Schalen gelegt werden. Es ist bereits ein größeres Gewichtsstück vorhanden, also ändert das Einfügen von \(1\) niemals, welches Gewichtsstück das größte ist. Die Folge bleibt daher zulässig.
Somit erzeugt jede von \(a_{n-1}\) gezählte Folge genau \[ 1+2(n-1)=2n-1 \] zulässige Folgen. Die Konstruktion lässt sich durch Streichen von \(1\) und Halbieren der anderen Gewichte umkehren, sodass keine Folge ausgelassen oder doppelt gezählt wird. Damit ist die Rekursion bewiesen.
Schließlich ist \(a_1=1\), da das einzige Gewichtsstück nach links gelegt werden muss. Daher gilt \[ a_n=\prod_{j=1}^{n}(2j-1) =\frac{(2n)!}{2^n n!}. \]
Die Lösung wurde mit den offiziellen Lösungen der IMO-Shortlist abgeglichen.
IMO 2011 · Soru 4
\(n>0\) bir tam sayı olsun. İki kefeli bir terazimiz ve ağırlıkları \(2^0,\ 2^1,\ldots,2^{n-1}\) olan \(n\) tane ağırlığımız var. Bu ağırlıkları \(n\) hamlede birer birer ve hiçbir aşamada sağ kefe sol kefeden daha ağır olmayacak biçimde teraziye yerleştirmemiz gerekiyor. Tüm ağırlıklar teraziye konulana kadar her hamlede, teraziye henüz konulmamış ağırlıklardan birini seçerek bunu sol veya sağ kefeye yerleştiriyoruz. Bu hamleler dizisini kaç farklı biçimde yapabileceğimizi belirleyiniz.
Sorunun resmi Türkçe metni. Resmi soru kâğıdı (PDF)
Cevap
\[ \boxed{1\cdot3\cdot5\cdots(2n-1)=\frac{(2n)!}{2^n n!}}. \]
Çözüm
Sağ kefenin hiçbir zaman sol kefeden daha ağır olmadığı bir yerleştirme dizisine geçerli diyelim ve geçerli dizilerin sayısı \(a_n\) olsun.
Öncelikle, terazi boş değilken, o ana kadar yerleştirilmiş en büyük ağırlığın bulunduğu kefenin kesinlikle daha ağır olduğuna dikkat edelim. Gerçekten, bu ağırlık \(2^k\) ise daha küçük tüm ağırlıkların toplamı \[ 1+2+\cdots+2^{k-1}=2^k-1<2^k \] olur; burada \(k=0\) olduğunda toplam boştur. Dolayısıyla bir dizinin geçerli olması için gerek ve yeter koşul, terazinin boş olmadığı her aşamada mevcut en büyük ağırlığın sol kefede bulunmasıdır.
\(n\ge2\) için \[ a_n=(2n-1)a_{n-1} \] olduğunu kanıtlayacağız.
\(n\) ağırlık için herhangi bir geçerli dizi alalım ve en küçük ağırlık olan \(1\) in yerleştirildiği hamleyi silelim. \(2,4,\ldots,2^{n-1}\) için elde edilen dizi geçerlidir: terazinin boş olmadığı her aşamada en büyük ağırlığı, başlangıçtaki dizinin karşılık gelen aşamasında da en büyük ağırlıktı; dolayısıyla sol kefededir. Kalan her ağırlığı \(2\) ye bölmek, \(a_{n-1}\) ile sayılan geçerli bir dizi verir.
Tersine, \(a_{n-1}\) ile sayılan herhangi bir dizi alalım ve tüm ağırlıklarını iki katına çıkaralım. Bu, \(2,4,\ldots,2^{n-1}\) ağırlıklarını kullanan, \(n-1\) yerleştirmeden oluşan geçerli bir dizi verir. \(1\) ağırlığının yerleştirilmesini araya ekleyebileceğimiz tam olarak \(n\) konum vardır: ilk yerleştirmeden önce, ardışık yerleştirmelerin arasında veya son yerleştirmeden sonra.
- \(1\), ilk yerleştirmeden önce eklenirse sol kefeye konulmalıdır. Bu seçim geçerlidir, çünkü sonraki her aşamadaki en büyük ağırlık, ağırlıkları iki katına çıkarılmış dizinin karşılık gelen aşamasındakiyle aynıdır.
- Diğer \(n-1\) konumun herhangi birinde \(1\), her iki kefeden birine konulabilir. Daha büyük bir ağırlık zaten bulunduğundan, \(1\) i eklemek hangi ağırlığın en büyük olduğunu hiçbir zaman değiştirmez. Dolayısıyla dizi geçerli kalır.
Böylece \(a_{n-1}\) ile sayılan her dizi tam olarak \[ 1+2(n-1)=2n-1 \] geçerli dizi üretir. \(1\) silinip diğer ağırlıklar yarıya indirilerek bu işlem tersine çevrilebilir; dolayısıyla hiçbir dizi atlanmaz veya iki kez sayılmaz. Bu da yineleme bağıntısını kanıtlar.
Son olarak, tek ağırlığın sol kefeye konulması gerektiğinden \(a_1=1\) dir. Dolayısıyla \[ a_n=\prod_{j=1}^{n}(2j-1) =\frac{(2n)!}{2^n n!}. \]
Çözüm, resmi IMO shortlist çözümleriyle karşılaştırılarak kontrol edildi.
IMO 2011 · Problema 4
Sea \(n>0\) un entero. Se dispone de una balanza de dos platillos y de \(n\) pesas cuyos pesos son \(2^0,2^1,\ldots,2^{n-1}\). Debemos colocar cada una de las \(n\) pesas en la balanza, una tras otra, de manera tal que el platillo de la derecha nunca sea más pesado que el platillo de la izquierda. En cada paso, elegimos una de las pesas que no ha sido colocada en la balanza, y la colocamos ya sea en el platillo de la izquierda o en el platillo de la derecha, hasta que todas las pesas hayan sido colocadas. Determinar el número de formas en las que esto se puede hacer.
Texto oficial en español del problema. Enunciado oficial (PDF)
Respuesta
\[ \boxed{1\cdot3\cdot5\cdots(2n-1)=\frac{(2n)!}{2^n n!}}. \]
Solución
Llamemos válida a una secuencia de colocaciones si el platillo de la derecha nunca es más pesado que el de la izquierda, y sea \(a_n\) el número de secuencias válidas.
Observemos primero que, siempre que la balanza no esté vacía, el platillo que contiene la pesa más pesada colocada hasta ese momento es estrictamente más pesado. En efecto, si esa pesa tiene peso \(2^k\), la suma de todos los pesos menores es \[ 1+2+\cdots+2^{k-1}=2^k-1<2^k, \] donde la suma es vacía cuando \(k=0\). Así, una secuencia es válida si y solo si, en toda etapa en la que la balanza no esté vacía, la pesa más pesada presente está en el platillo de la izquierda.
Demostraremos que, para \(n\ge2\), \[ a_n=(2n-1)a_{n-1}. \]
Tomemos cualquier secuencia válida para las \(n\) pesas y suprimamos la colocación de la pesa más ligera, \(1\). La secuencia resultante para \(2,4,\ldots,2^{n-1}\) es válida: en toda etapa no vacía, su pesa más pesada era también la más pesada en la etapa correspondiente de la secuencia original, por lo que está a la izquierda. Dividiendo por \(2\) el peso de cada pesa restante se obtiene una secuencia válida contada por \(a_{n-1}\).
Recíprocamente, tomemos cualquier secuencia contada por \(a_{n-1}\) y dupliquemos todos sus pesos. Esto da una secuencia válida de \(n-1\) colocaciones usando \(2,4,\ldots,2^{n-1}\). Hay exactamente \(n\) posiciones en las que insertar la colocación de la pesa de peso \(1\): antes de la primera colocación, entre colocaciones consecutivas o después de la última.
- Si se inserta \(1\) antes de la primera colocación, debe ir a la izquierda. Esta elección es válida, pues en cada etapa posterior la pesa más pesada es la misma que en la etapa correspondiente de la secuencia con los pesos duplicados.
- En cualquiera de las otras \(n-1\) posiciones, \(1\) puede ir en cualquiera de los dos platillos. Ya hay una pesa más pesada, por lo que insertar \(1\) nunca cambia cuál es la pesa más pesada. Por tanto, la secuencia sigue siendo válida.
Por consiguiente, cada secuencia contada por \(a_{n-1}\) produce exactamente \[ 1+2(n-1)=2n-1 \] secuencias válidas. La construcción es reversible suprimiendo \(1\) y dividiendo por dos los demás pesos, de modo que no se omite ninguna secuencia ni se cuenta ninguna dos veces. Esto demuestra la recurrencia.
Finalmente, \(a_1=1\), pues la única pesa debe ir a la izquierda. Por tanto, \[ a_n=\prod_{j=1}^{n}(2j-1) =\frac{(2n)!}{2^n n!}. \]
La solución se comprobó con las soluciones oficiales de la shortlist de la IMO.
IMO 2011 · 问题 4
给定整数 \(n>0\)。有一个天平和 \(n\) 个重量分别为 \(2^0,2^1,\ldots,2^{n-1}\) 的砝码。
现通过 \(n\) 步操作逐个将所有砝码都放上天平,使得在操作过程中,右边的重量总不超过左边的重量。每一步操作是从尚未放上天平的砝码中选择一个砝码,将其放到天平的左边或右边,直至所有砝码都被放上天平。
求整个操作过程的不同方法个数。
题目为官方中文译本。 官方试卷 (PDF)
答案
\[ \boxed{1\cdot3\cdot5\cdots(2n-1)=\frac{(2n)!}{2^n n!}}. \]
解答
若一个放置序列中右盘的重量始终不超过左盘,就称这个序列是合法的,并用 \(a_n\) 表示合法序列的个数。
首先注意,只要天平上有砝码,放有当前最大砝码的那一盘就严格较重。事实上,若该砝码的重量为 \(2^k\),则所有较小砝码的重量之和为 \[ 1+2+\cdots+2^{k-1}=2^k-1<2^k, \] 其中,当 \(k=0\) 时,该和为空和。因此,一个序列合法,当且仅当在每个天平非空的阶段,已放置的最大砝码都在左盘。
我们将证明,对于 \(n\ge2\), \[ a_n=(2n-1)a_{n-1}. \]
任取这 \(n\) 个砝码的一个合法序列,删去放置最小砝码 \(1\) 的那一步。所得关于 \(2,4,\ldots,2^{n-1}\) 的序列仍然合法:在每个非空阶段,其最大砝码也是原序列相应阶段的最大砝码,因此它位于左盘。将余下的每个砝码重量都除以 \(2\),就得到一个计入 \(a_{n-1}\) 的合法序列。
反过来,任取一个计入 \(a_{n-1}\) 的序列,将其中所有砝码的重量加倍。这就得到一个使用 \(2,4,\ldots,2^{n-1}\)、含有 \(n-1\) 次放置操作的合法序列。恰有 \(n\) 个位置可插入放置砝码 \(1\) 的操作:第一次放置之前、相邻两次放置之间,或最后一次放置之后。
- 若在第一次放置之前插入 \(1\),则必须将它放在左盘。这种选择是合法的,因为此后每个阶段的最大砝码都与重量加倍后的序列相应阶段的最大砝码相同。
- 在其余 \(n-1\) 个位置中的任何一个位置,\(1\) 都可以放在任意一盘。此时天平上已经有一个更大的砝码,因此插入 \(1\) 不会改变哪个砝码最大。所以序列仍然合法。
因此,每个计入 \(a_{n-1}\) 的序列恰好产生 \[ 1+2(n-1)=2n-1 \] 个合法序列。通过删去 \(1\) 并将其他砝码的重量减半,可以逆转这一构造,因此没有遗漏或重复计数。这就证明了递推关系。
最后,\(a_1=1\),因为唯一的砝码必须放在左盘。因此 \[ a_n=\prod_{j=1}^{n}(2j-1) =\frac{(2n)!}{2^n n!}. \]
解答已与 IMO 官方预选题(shortlist)解答核对。
IMO 2011 · Задача 4
Дано целое число \(n>0\). Имеются чашечные весы и \(n\) гирь, веса которых равны \(2^0\), \(2^1,\ldots,2^{n-1}\). Все \(n\) гирь выкладываются одна за другой на чаши весов, то есть на каждом из \(n\) шагов выбирается гиря, которая еще не выложена на весы, и добавляется либо на левую, либо на правую чашу весов; при этом гири выкладываются так, чтобы ни в какой момент правая чаша не была тяжелее левой. Найдите количество способов выполнить такую последовательность шагов.
Официальный русский текст задачи. Официальный текст задач (PDF)
Ответ
\[ \boxed{1\cdot3\cdot5\cdots(2n-1)=\frac{(2n)!}{2^n n!}}. \]
Решение
Назовем последовательность выкладывания гирь допустимой, если правая чаша ни в какой момент не тяжелее левой, и обозначим через \(a_n\) число допустимых последовательностей.
Сначала заметим, что всякий раз, когда весы не пусты, чаша с самой тяжелой из уже выложенных гирь строго тяжелее другой. Действительно, если вес этой гири равен \(2^k\), то сумма весов всех более легких гирь равна \[ 1+2+\cdots+2^{k-1}=2^k-1<2^k, \] где при \(k=0\) сумма пуста. Таким образом, последовательность допустима тогда и только тогда, когда на каждом этапе, на котором весы не пусты, самая тяжелая из находящихся на весах гирь лежит на левой чаше.
Докажем, что при \(n\ge2\) \[ a_n=(2n-1)a_{n-1}. \]
Возьмем любую допустимую последовательность для \(n\) гирь и удалим из нее выкладывание самой легкой гири, \(1\). Полученная последовательность для \(2,4,\ldots,2^{n-1}\) допустима: на каждом этапе, на котором весы не пусты, самая тяжелая гиря была самой тяжелой и на соответствующем этапе исходной последовательности, поэтому она лежит слева. Разделив вес каждой оставшейся гири на \(2\), получим допустимую последовательность, учитываемую в \(a_{n-1}\).
Обратно, возьмем любую последовательность, учитываемую в \(a_{n-1}\), и удвоим веса всех ее гирь. Получится допустимая последовательность из \(n-1\) выкладываний гирь \(2,4,\ldots,2^{n-1}\). Существует ровно \(n\) мест, в которые можно вставить выкладывание гири веса \(1\): перед первым выкладыванием, между последовательными выкладываниями или после последнего.
- Если \(1\) вставляется перед первым выкладыванием, ее необходимо положить слева. Этот выбор допустим, поскольку на каждом последующем этапе самая тяжелая гиря та же, что и на соответствующем этапе последовательности с удвоенными весами.
- В любом из остальных \(n-1\) мест \(1\) можно положить на любую чашу. Более тяжелая гиря уже находится на весах, поэтому добавление \(1\) никогда не меняет того, какая гиря является самой тяжелой. Следовательно, последовательность остается допустимой.
Значит, каждая последовательность, учитываемая в \(a_{n-1}\), порождает ровно \[ 1+2(n-1)=2n-1 \] допустимых последовательностей. Построение обратимо: достаточно удалить \(1\) и уменьшить вдвое веса остальных гирь, поэтому ни одна последовательность не пропущена и не посчитана дважды. Это доказывает рекуррентное соотношение.
Наконец, \(a_1=1\), поскольку единственную гирю необходимо положить слева. Поэтому \[ a_n=\prod_{j=1}^{n}(2j-1) =\frac{(2n)!}{2^n n!}. \]
Решение проверено по официальным решениям шортлиста IMO.
IMO 2011 · المسألة 4
ليكن \(n>0\) عدداً صحيحاً. لدينا ميزان بكفتين و \(n\) من الأثقال قيمها \(2^0,2^1,\ldots,2^{n-1}\). نضع هذه الأثقال على الميزان واحداً تلو الآخر من خلال \(n\) من الحركات المتوالية، بحيث لا ترجح الكفة اليمنى على اليسرى في أي حال من الأحوال. في كل حركة نختار واحداً من الأثقال التي لم نضعها على الميزان بعد ثم نضعه إما على الكفة اليمنى أو اليسرى و نستمر إلى أن ننتهي من وضع جميع الأثقال.
جد عدد الطرق المختلفة التي يمكن من خلالها أن ننفذ هذه الحركات المتوالية
نص المسألة هو الترجمة العربية الرسمية. ورقة المسائل الرسمية (PDF)
الإجابة
\[ \boxed{1\cdot3\cdot5\cdots(2n-1)=\frac{(2n)!}{2^n n!}}. \]
الحل
نسمّي تسلسلًا من عمليات وضع الأثقال صحيحًا إذا لم ترجح فيه الكفة اليمنى على اليسرى في أي وقت، وليكن \(a_n\) عدد التسلسلات الصحيحة.
نلاحظ أولًا أنه، كلما كان الميزان غير فارغ، كانت الكفة التي تحتوي على أكبر ثقل وُضع حتى تلك اللحظة أثقل قطعًا. بالفعل، إذا كان ذلك الثقل هو \(2^k\)، فإن مجموع جميع الأثقال الأصغر منه هو \[ 1+2+\cdots+2^{k-1}=2^k-1<2^k, \] حيث يكون المجموع خاليًا عندما \(k=0\). ومن ثم يكون التسلسل صحيحًا إذا وفقط إذا كان أكبر ثقل موجود، في كل مرحلة غير فارغة، على الكفة اليسرى.
سنثبت أنه، من أجل \(n\ge2\)، \[ a_n=(2n-1)a_{n-1}. \]
نأخذ أي تسلسل صحيح للأثقال الـ\(n\)، ونحذف منه عملية وضع أصغر ثقل، وهو \(1\). يكون التسلسل الناتج للأثقال \(2,4,\ldots,2^{n-1}\) صحيحًا: ففي كل مرحلة غير فارغة، كان أكبر ثقل فيه هو أيضًا أكبر ثقل في المرحلة المقابلة من التسلسل الأصلي، ولذلك فهو على اليسار. وبقسمة كل ثقل متبقٍ على \(2\) نحصل على تسلسل صحيح محسوب ضمن \(a_{n-1}\).
وعكسًا، نأخذ أي تسلسل محسوب ضمن \(a_{n-1}\)، ونضاعف جميع أثقاله. فنحصل على تسلسل صحيح من \(n-1\) عملية وضع باستخدام \(2,4,\ldots,2^{n-1}\). هناك بالضبط \(n\) موضعًا يمكن أن نُدرج فيها عملية وضع الثقل \(1\): قبل العملية الأولى، أو بين عمليتين متتاليتين، أو بعد العملية الأخيرة.
- إذا أُدرج \(1\) قبل العملية الأولى، فيجب وضعه على اليسار. وهذا الاختيار صحيح، إذ يكون أكبر ثقل في كل مرحلة لاحقة هو نفسه أكبر ثقل في المرحلة المقابلة من التسلسل الذي ضوعفت أثقاله.
- في أي من المواضع الـ\(n-1\) الأخرى، يمكن وضع \(1\) على أي من الكفتين. فهناك ثقل أكبر موجود بالفعل، ولذلك لا يغيّر إدراج \(1\) أبدًا الثقلَ الأكبر. ومن ثم يبقى التسلسل صحيحًا.
وهكذا ينتج عن كل تسلسل محسوب ضمن \(a_{n-1}\) بالضبط \[ 1+2(n-1)=2n-1 \] تسلسلًا صحيحًا. ويمكن عكس الإنشاء بحذف \(1\) وتنصيف الأثقال الأخرى، فلا يُغفل أي تسلسل ولا يُحسب أي تسلسل مرتين. وهذا يثبت العلاقة التراجعية.
أخيرًا، \(a_1=1\)، إذ يجب وضع الثقل الوحيد على اليسار. ولذلك \[ a_n=\prod_{j=1}^{n}(2j-1) =\frac{(2n)!}{2^n n!}. \]
تمت مراجعة الحل بمقارنته بالحلول الرسمية لقائمة IMO المختصرة.