灵机一动
数学是思维的体操,很多数学问题的解答往往就闪现在你的灵机一动之中。本栏目精选数学中的好题、趣题,以及最能锻炼数学思维的题呈现给大家,希望给你带来思考的乐趣。
本期问题来了
NO. 170
五角幻方

一个五角星,有五条边,十个点,每条边上恰好有四个点。问:能否将1到10这十个数填在10个点上,使得每条边上的四个数之和都相等?
来源:林开亮
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上期问题回顾
NO. 169
直线上的点

直线上分布2016个点,把以这些点为端点的一切可能的线段的中点标出来,问至少可以得出多少个互不相同的中点?
分析与解答
答案:至少可以得到4029个互不相同的中点。
本期我们选择题友 @刘斌 的解答作为本期的参考答案,感谢各位题友国庆期间积极做题。
因国庆旅游,这么晚才有时间认真回答这道题。猜出答案不难,难得是应该严格的证明你的结论。既然我解答得较晚,那么我尽可能详细地解答和证明它。 我的答案是至少4029个点。
现在我们来证明它。 首先,4029是可行的。比如这2016个点恰好是数轴上的1到2016,那么容易知道,它们均匀分布,所以它们的中点集合就是从数轴上的1.5,2,2.5,……,到2015,2015.5。这些点都是0.5的倍数,它们正好是2015+2014=4029个点。
其次,证明不可能少于4029个点。我们假设这2016个点分布在一个数轴上,按大小顺序分别叫A1到A2016。为方便,我们记A1和A2的中点为【1,2】,以此类推。则我们发现,数轴上的A1到A2016无论如何分布,至少以下4029个中点一定互不相同,并且严格地从小到大分布:【1,2】,【1,3】,……【1,2016】,【2,2016】,【3,2016】,……【2015,2016】。易知这些共2015+2014=4029个点。并且由于数轴上中点就是首尾两个数的算术平均,那么它们也显然是严格单调增长排列的。所以这是互不重复的4029个点。 由此就证明了,最少是4029个点。
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题友解答精选◎题友 @乐乐的解答:
最少4029个点。设2016个点从左至右依次为a1,a2,…a2016,则a1a2,a1a3,a1a4…a1a2016,a2a2016,a3a2016…a2015a2016这4029条线段的中点不可能重复,且按此顺序从左至右排开,故至少有4029个中点。4029是可以取到的,设a1a2=a2a3=a3a4=…=a2015a2016,则所有线段的中点取值为a2,a3,a4…a2015以及线段a1a2,a2a3,a3a4…a2015a2016的中点,刚好4029个点。