求解答: 高中数学竞赛的两道基础训练题。

圣诞节快乐!
1.求证:任意9个整数中,必有5个整数的和被5整除。
加强命题:设N为一质数,则在任意2N-1个数中,必存在N个数的和被N整除。
更一般地,设N为自然数,若在任意2N-1个数中,必存在N个数的和被N整除,则称N为奇异数。求证:所有自然数都是奇异数。

2.给定自然数N,已知自然数K有如下性质:若N阶简单图G中,任何K个点中都至少有一个点与该K点组中其他K-1个点都相连,则G中必有一个点与G中其他所有顶点相连。求K的所有可能值。

第一题太难了。是一个经典的定理。我说我怎么有点印象。
这个定理属于高维东。
我找到了,照抄给大家。
首先,证明对素数P成立。
若有反例a1 a2 ……an
任取p个,做和(x1+x2+……+xp)≠0(mop p)
则由费尔马小定理,(x1+x2+……+xp)^(p-1)=1(mop p)
跑遍求和,

∑(x1+x2+……+xp)^(p-1)=∑1(mop p)
右=C(2p-1,p)≡(2p-1)!/[(p!)(p-1)!]≡1(mod p)
(把p约掉,用Wilson定理)
左边等于什么呢?其中的某一项(以p=13为例)如
a1^2*a2^5*a3^4*a4(m个项,幂数分为k1,k2,……,km)
共展开于若干个(α)括号,每个括号提供若干(β)项,一共就是
αβ=C(2p-1-m,p-m)*β。那个C什么什么的一定能被P整除。不是吗?写写就知道了。
于是左边的∑是0(mod p),和右边为1矛盾。
对P就证明完了。

假如A,B都被证明满足奇异条件。
对于2AB-1个数{x_n},从中抽出A个,做和A1为A的倍数;再抽出A个,和也要求是A的倍数A2;一直可以得到2B-1组。(这样最后留下了孤零零的A-1个数)
看看A1,A2,……A_(2B-1)这2B-1个数,自然可以抽出B个,使其和为B的倍数。
这些数对应的x就是AB个数{x_l},其和为A的倍数之后,还是B得倍数。
这样就证明了该命题。

2.我估计我能写出证明了。刨去K=2和K=N这两个平凡解。
两点间有连线,就连红线;无连线,就连蓝线。

对于某个(N,K),这样考虑,假如有反例,就是K个点内的小组织很团结,但是N点不团结,我们就考察这个反例,刨去它。
求所有有反例的K即可。
对某个反例图G0,必然有,N个点每个点都有蓝线射出,但是任何一个K点小组织都很红很团结。
G0如果适当的删去一些蓝线换成红线,得到的G也必定是反例。
如何删得干净点呢?
点x1和x2有蓝线相连,把这两点记作一个整体B2。若其他点和B2无蓝线相连,就称B2为x1出发的扩张完毕。若有x3与B2有连蓝线,则x1 x2 x3就是B3;依此扩张至不能再扩张为止。这个B内包含m个点,m-1条蓝线。称这种图形叫“路”。路是不是很像烃?
然后再在剩下的点中选一个扩张中心,再次扩张,得到一个扩张完毕的路C。
D,E……
记得到蓝线系统被缩编为路A1,A2,……,As。(按成员多少从大到小排列)
我们要证明,这样的缩编,对某些K,总有“蓝倾”的不太红不太团结的K点小组。(就是说,反例是不成立的——很拗口很搞脑子= =!)
以上是准备工作。对N为奇数时,A1不小于3

若图G是反例G0(N,K)缩编的结果。
K是W=As+As-1+……+Ar——呔!不能再加了,加一个就超了(或到了)时

若K>W+1=W+w,则As+As-1+……+Ar再在A1中抽前w个点,这些点就是刚好K个,而且每个点在小组内都有蓝线射出。
若K=W+1,适当构造仍有反例。可以自己试试。如果你领会这个证明的精神。(若As=2……若否……)
说明对N位奇数,举不出反例。

思路相同,对于n为偶数,对反例,一样有A1,A2,……,As
如果大家都是2就有好戏看了,是不是?我们证明它。

1)若A1>=3则如奇数情形讨论,不存在这样的反例。
2)若A1=2
就是说,x1x2 x3x4 x5x6 ……抱对。
此时对K为偶数一样,“反例”可以轻易推翻。
对K位奇数,不难证明,此时恰好是成立的反例。

综上所述,对N为奇数,K可以取遍2到N;对N为偶数,K为2到N间的偶数。
应该不错。
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第1个回答  2010-12-30
不会,我才初二。