第119章 突然释怀的笑了
八点,试卷分发。
试题与昨天也没有太大的变化,同样是三道题。
一旦进入做题状态,李泽翰瞬间收敛起所有心思,专注看向题目,仿佛换了个人。
这道题题目还是很好理解的,意思是说,有2025个核桃被打乱了,放在一个圆周上,每个位置核桃的编号是已知的。
然后在接下来的2025次操作中,每次操作第k个核桃的左右两个核桃,要证明必然存在某一次,k个核桃两边核桃编号,一个比k大,一个比k小。
看到这道题,李泽翰心中就已经有了思路。
初中就学过,遇到存在性问题的证明,第一时间应该想到反证法。
假设这2025次操作中,k两边的核桃编号都比k大,或者都比k小。
这种关系是比较难描述的,这个时候,自然而然的就能想到染色法。
这也是在解决存在性问题时的常用方法,染色之后,就能对构成的点线面角等进行数量和性质进行分析,以此来简化问题,让问题变得更直观。
对应到这道题,可以在第k次操作中,对第k个核桃进行染色,比如,染成黄色。
这样操作之后,所有小于k的核桃都会被染成黄色,而大于k的核桃则都没有被染色,这样就能清晰的区分大于k和小于k的两类核桃。
最后的证明也就变成了,证明在这2025次操作中,必然存在某一次操作,交换了两个颜色不同的核桃。
再使用反证法,假设每次操作交换的都是同色的核桃。
“那么,这样做最后能导出什么样的矛盾呢?”
李泽翰皱眉思考起来。
最开始所有的核桃都没有被染色,操作完成之后,所有的核桃都被染成了黄色。
这中间存在一个状态的转换。
如果只是一个个的核桃进行染色,自然是没问题的,但现在是染色,加上交换同色的核桃,这很可能导致状态转换的失败。
再加上题目要求证明,那么显然,这个染色加同色交换的操作会导致染色失败。
短暂的思考后,李泽翰找到了解题的关键。
但还缺了关键一步。
怎么证明染色会失败呢?
李泽翰冥思苦想。
显然,光是染色核桃还不够,这很难证明最终的结论。
“我知道了!”
在脑海中一阵推导演算之后,李泽翰脑中灵光一闪。
光是染色核桃不够,那就再把相邻核桃的连接边也染色,可不就大功告成了吗!
如果相邻两个核桃都是黄色的,就把连接两个核桃的边也染成黄色。
所以一开始,所有的边都是没有染色的,2025次操作结束后,所有的2025条边都是黄色的。
如果每次交换的核桃都是同色的,那么第k个核桃和与他相邻的两条边的颜色并不会发生变动,交换这个操作不会引起任何状态的转移。
只有对第k个核桃进行染色,可能导致边颜色的变化,如果相邻两个核桃是未被染色的,那么这次染色操作不会带来边的变化,如果两个核桃都被染色,那么就有多出两条被染色的边。
也就是说,每次操作要么增加0条染色的边,要么增加2条染色的边,不可能出现2025条奇数边的情况,与题设矛盾,证明完成!
“我真是个天才!”
李泽翰心中嘿嘿怪笑,即便他心中也明白,这道题也就初中难度,只要掌握了方法,很轻易就能做出来,但并不妨碍他觉得自己超棒。
回头看了眼时间,距离八点才过去二十多分钟。
整个题目思路还是很清晰的,他大多数时间都浪费在思考怎么证明最后的矛盾上了,但二十多分钟,这个速度已经极快了。
一念及此,他下意识的抬头向陈辉的位置看去。
然后,他就听到了哗啦一声翻卷的声音!
“?”
“老大都开始做第三题了?”
“我顶你个肺!”
李泽翰已经不知道该怎么形容自己此时的心情。
老实说,即便已经认清了自己不可能跟那种怪物比的事实,但当这种残酷的事实发生在眼前时,他还是会感受到打击。
但真正的勇士,敢于直面惨淡的人生,敢于正视淋漓的鲜血!
“我李泽翰是没那么容易被打倒的!”
振奋精神,李泽翰看向第二题。
题目很简洁,也很漂亮,要证明的结论含义也很清楚,就是数列两项的差值,要小于n的阶乘分之一,同时n大于等于2。
看到不等式,小学生……哦,不,初中生就应该知道,应该使用构造法!
构造法主要是通过引入恒等式,对偶式,函数,图形,数列,让题目变得更直观,如果不等式中出现了n这种有规律的项,这个时候就要想到数列了。
比如证明数列项之和,这个时候就应该想到构造一个移项相减的新数列,然后去分析新数列的单调性。
对应这道题,n次幂的形式,则是可以把不等式两边拆分成n个相同,或者有通式的式子的乘积,再去比较大小。
李泽翰思路自然涌现,他这些年专攻中学数竞,这些基础知识无比扎实,几乎看到题目的瞬间,脑海中就已经浮现出了解题思路,只是还需要时间去将这些思路转化成最后的答案而已。
根号在不等式中显然是扎眼的,所以可以考虑先处理它,通过观察,能够轻易的发现,对式子左边每一项单独平方、立方……就能去除掉根号。
这就很容易能够想到a^(2*3*……*n)-b^(2*3*……*n)这种形式,即可将全部根号去除,并且相减后能消去多余的项,得到(n+1)√(n+1)。
那么就需要构造一个新的数列,ai=
bi=
所以题目要求的不等式就是a2-b2,同时a(i+1)-b(i+1)=(ai)^i -(bi)^i=(ai-bi)(ai^(i-1)+ai^(i-2)bi+……+aibi^(i-2)+bi^(i-1))
(ai)^i -(bi)^i的幂次展开是有现成公式的,任何一个高中生都应该记得这个展开,同时因为幂次展开后面的式子是有规律的,所以可以将它记作Cn。
所以有,
a3-b3=(a2-b2)c2
a4-b4=(a3-b3)c3
……
a(n+1)-b(n+1)=(an-bn)cn