引言问题求具有下述性质的最小正数:对任意整数,以及集合,若,则存在函数,满足 分析首先猜测很关键。先尝试几种比较简单的情况,比如的情况,以此掌握到的大致范围,不难猜到 要证明它符合要求。注意到题目中出现的函数满足的条件,其实是说将划分为两个子集,它们各自的所有元素之和的差不超过 1,进而需要对其中一个子集进行构造。本题需要用到一个引理: 引理:设是正整数,总和为,且,则对任意整数,存在指标集,满足 接下来本题的证明将基于这个引理进行构造,这个引理对于本题来说至关重要。下面给出本题的详细解答,引理放在最后证明。 解答解:所求的最小的 首先,当,时,不存在满足条件的,因为这些数的总和为 16,而并不能划分为两个元素和均为 8 子集的并,此时,故不具有题述性质。接下来说明时满足题目要求,我们要使用分析中的引理。 注意到,我们分两种情况讨论。 (1)若为偶数,令将中元素从小到大依次记为 此时由题设知 即令,,则 从而满足引理的条件。 取,由引理知存在,使得 令 则 从而结论成立。 (2)若为奇数,令将中元素从小到大依次记为 此时由题设知 即令,,则同情况(1)可知 从而满足引理的条件。又因为 取,由引理知存在,使得 令 则 从而结论成立。 引理的证明: 对进行归纳。当时,结论显然成立。假设,并且结论在时成立。不妨设,则 又由于,从而 对任意整数,若,由归纳假设知存在,使得 若,则对使用归纳假设,存在,使得 从而存在,使得 证毕! 点评这道题是本次加试最难的一道题,若事先不知道这个引理,则很难做出此题。 |
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