一道數學難題

2021-05-05 18:57:21 字數 3833 閱讀 3977

1樓:匿名使用者

命題1 將0, 1, 2, …, n個數字用紅色或藍色塗色,要求差值為7或者11的數為同一顏色,與0同色的數構成的集合記為s,則s=

證明 顯然0屬於s,由差值為7或者11的數為同一顏色,則7,7*2,7*3,…, 11,11*2,11*3,…均屬於s,即對任意非負整數t,s,7t,11s≥0屬於s,同樣的理由,如果7t,11s屬於s,則7t+11,7t+11*2,7t+11*3,…,7t-11,7t-11*2,7t-11*3,…, 11s+7,11s+7*2,11s+7*3,…,11s-7,11s-7*2,11s-7*3,…,也均屬於s,從而對任意整數,7t+11s≥0屬於s.

命題2將所有非負整數用紅色或藍色塗色,要求差值為7或者11的數為同一顏色,則只能塗一種顏色。

證明 由於1=11*2-7*3,從而對任意自然數(包括零)k,k=11*2k-7*3k,故k屬於s,即任意自然數均與0同色,即如果對全體自然數(包括零)塗色,只能是同一顏色,不存在兩種顏色的塗色。

如果將s看成乙個袋子,0首先放在袋子中,如果有乙個數x,它與袋子中的某個數差為7或差11,則將數x也放在袋子中,也即論證了數x也屬於s,下面給出1屬於s 的論證(產生)過程:

0屬於s ,則0+11=11屬於s,11-7=4屬於s,4+11=15屬於s,15-7=8屬於s,8-7=1屬於s,將上述過程簡記為0-11-4-15-8-1

上面序列從0開始,且序列中任何相鄰兩數字的差或是7或是11。

下面再給出2,3,4,5,6屬於s 的論證過程:

0-11-4-15-8-1-12-5-16-9-2

0-11-4-15-8-1-12-5-16-9-2-13-6-17-10-3

0-11-4

0-11-4-15-8-1-12-5

0-11-4-15-8-1-12-5-16-9-2-13-6

從上可看出上述這些序列的出現的最大整數是16(在產生2,3,6的過程中),如果缺少16及大於16的數,將不會產生出2,因為2只能由9或13產生,9除由2產生(不能再回到2)外不能由小於16的數產生,13除由2產生外只能由6產生,而6又只能由13產生,這又回到了13,故得結論:缺少16及大於16的數,將不會產生出2。

如果允許出現的最大數是16,是否能產生出所有非負整數呢?答案是肯定的。

因為任何非負整數均可由表示為乙個7的倍數加上0-6的數,既然0-6屬於s,加上若干個7所得結果必然也屬於s。這樣得下面命題3.

命題3將0, 1, 2, …, n個數字用紅色或藍色塗色,要求差值為7或者11的數為同一顏色,兩種顏色均要用上,則n的最大值是15。

證明 由上面可知。如果n<16, 2不屬於s,故n<16可塗兩種顏色。即兩種顏色均要用上,如果n≥16,由上面分析可知,所有非負整數均屬於s,則n的最大值只能是15。

命題4將0, 1, 2, …, n個數字用紅色或藍色塗色,要求差值為k或者m的數為同一顏色,兩種顏色均要用上,如果k,m最大公約數d=(k,m)>1,則對任意的n,均可塗一種顏色。

證明 設與 0同色的數構成的集合記為s,類似於命題1的證明,s=,由於d=(k,m),故對任意s中的數x,d均整除x,於是1不屬於s,否則1屬於s,則d均整除1,這與d>1矛盾。由1不屬於s,故1可以不與0同色。

命題5將0, 1, 2, …, n個數字用紅色或藍色塗色,要求差值為k或者m的數為同一顏色,如果k,m互素,n≥k+m-1時,則只能塗一種顏色。即兩種顏色均要用上, 則n的最大值是k+m-2。

證明 設與 0同色的數構成的集合記為s,由k,m互素,則存在正整數x,y有k*x-m*y=1或m*x-k*y=1,,顯然0屬於s,由於k*x-m*y=1或m*x-k*y=1,故可以構造出產生1的過程,如果是k*x-m*y=1,則0-k-2k-…-k*x-(k*x-m)-(k*x-2m)-…-( k*x-m*y)=1,如果是

m*x-k*y=1,則0-m-mk-…-m*x-(m*x-k)-(m*x-2k)-…-( k*m-k*y)=1.

下面證明在這過程中出現的數均可以小於等於k+m-1,如果在這個過程(產生序列)中首次出現了大於等於k+m的數x,那麼在出現x之前,一定是x-k或x-m,由x≥k+m,得x-k≥m或x-m≥k,此時可用x-k-m代替x-k或x-k,從而使產生序列中的所有數小於等於k+m-1。故n≥k+m-1時,則只能塗一種顏色,也即兩種顏色均要用上的塗色, 則n的最大值是k+m-2。

2樓:匿名使用者

n的最大值為16。n比16大的時候可以從0開始遍歷所有的數。

3樓:匿名使用者

是這樣。

如果n無限的話(n大於7和11的最小公倍數就很好證明),任何能夠寫成1+7k+11m的數和1的顏色都要相同;

如果n有限,任何能夠寫成1+7k+11m的數(需要參照擴充套件的歐幾里得演算法)和1的顏色都要相同。

所以a很容易證明,7和11互質,所以n無限的話只能有一種顏色b將7和11換成m,k,證明還是很容易。

假設k>m

則下面球必須和1顏色相同:1+m,1+k,1+k-m,1+2k-m,1+2k-2m……當1+ak-am>1+m時,下乙個數寫1+ak-am-m,即盡量往小減。當序列包含了1到m的所有數時說明該序列加上1+am已經包含了1到n的所有數,那麼這個序列中最大的數減1就是所求的n。

顯然每加乙個k會多乙個小於等於m的數,再加一次k,所有數沒有重複而且最大值小於等於m+k。最後那個數沒必要加,則共有m+k-1個數,這樣再減1就是n的最大值了。所以有m+k-2.

4樓:小哲超級

不能全部塗完,不過我對你的最大值有疑問,真的是m+k-2麼,這樣的話,m=7,n=11時,結果應該為16。但是你自己可以驗證一下,結果不是16是35.可以這樣假設,設(i,j)=1(當i和j同色時)否則(i,j)=0.

然後可以設min【i,j】為使i和j有相同顏色的最小的數。可以把所有的min【i,j】求出來,i和j都從0到6。例如可以把【0,i】算出來,i從1到6。

最後得出【0,2】是能用一種顏色完成的最小的n,也即是用兩種顏色完成的最大n值,為35。另外,求出所有的min【i,j】,把所有的min【i,j】當成距離連起來形成圖,就是求它的最小生成樹。最小生成樹中的距離的最大值就是n的最大值。

這是我的理解,不知道樓上的幾位邏輯推理是否正確,如有疑問,可繼續交流。另外為m和k時,應該是類似的,不過時間緊,你先看前面是不是正確的。

5樓:匿名使用者

1到50這50個自然數分為25組

(1,2),(2,3),...,(49,50)

任意取出26個數,必有兩數同在一組,這同組的兩個數之差為1,故互質.

6樓:梅花香如故

1.不可以

反證法:假設存在滿足題設的塗法

由於7和11互質 (7,11)=1

那麼存在整數b,c使得7b+11c=1

現在考慮0,1,2...6這7個數的塗色問題,因為所有的序號相差為7的數字顏色是相同的

那麼在0-6中,必然有2個數字塗色是不同的不妨先設0對應顏色紅色

現在考慮,如果k為藍色(1≤k≤6)

那麼如果|7b|>|11c|

那麼0為紅色知道第k*|7b|個也為紅色

k為藍色,知道第k+k*|11c|也為藍色而第k*|7b|個和第k+k*|11c|是同乙個數字,矛盾如果|11c|>|7b|

那麼也一樣得出矛盾

....n有限制...沒注意呢..如果要求n的最大值,那麼根據上面的方法

(這裡討論可能出現問題,等等回來給你再碼字下)b)那麼現在猜想:

如果(m,k)=1那麼是一定不可以的

而(m,k)=min這個顯然是可以的

那麼現在問題是(m,k)=d

而min

這個時候可以嗎?

顯然,這個時候也是可以的,你可以每隔d個塗相同的顏色,那麼結論就是(m,k)=1的時候是不行的,也就是m和k互質的時候是不可以的當然m和k都不能等於1

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