考场内的空气,仿佛被那道“骨灰级”的开局数学题给抽干了氧气,只剩下令人窒息的凝重与绝望。
“沙沙沙……”
除了少数几人还在徒劳地用笔尖戳着草稿纸,试图从那如同天书般的题目中榨出一点点灵感之外,大部分考生的动作都近乎凝固。有的双手抱头,紧闭双眼,仿佛在进行某种神秘的“通灵仪式”,企图从数学之神那里获得启示;有的则目光呆滞地望着天花板,开始认真思考“宇宙的尽头是不是也是一道解不出的数学题”这种高深莫测的哲学问题。
“小法拉第”周凯同学,此刻感觉自己的物理学知识储备在数学题面前简直就是个战五渣。他偷偷瞄了一眼旁边的秦风,只见对方依旧是那副云淡风轻的模样,手中的派克钢笔在答题卡上行云流水般地滑动着,那从容不迫的气度,与周围一片“世界末日”的景象形成了鲜明对比。
“这家伙……他不会真的把这题当成‘1+1’来做了吧?”周凯心中哀嚎,感觉自己的膝盖又中了一箭,不,是中了一万支箭,还是带倒钩的那种!
而此刻的秦风,确实已经完成了对第一题的常规解法。
在他那被【神之右脑·巅峰降临】bUFF强化到极致的大脑中,这道题的常规解题路径清晰得如同掌上观纹。
常规解法思路:
利用最小元:设k0=?Sk_0=\\Sk0=S。由于SSS中元素均为正整数,这样的最小元必然存在。
构造公差:考虑集合S′={s?k0is∈S}S'=\\{s-k_0|s\\S\\}S′={s?k0is∈S}。则?S′=0\\S'=0S′=0,且S′S'S′同样满足加法封闭性。若S′S'S′中除了0之外还有其他元素,则必然存在一个最小正元素,记为ddd。
证明S′S'S′中的元素都是ddd的倍数:利用带余除法和S′S'S′的加法封闭性,可以证明如果S′S'S′中存在一个元素不是ddd的倍数,那么通过作差和取最小正元素,可以得到一个比ddd更小的正元素,这与ddd的最小性矛盾。因此,S′S'S′中的所有元素都是ddd的倍数,即S′={di∈N0}S'=\\{d|\\\\athbb{N}_0\\}S′={di∈N0}。
还原到集合SSS:由此可得S={k0+di∈N0}S=\\{k_0+d|\\\\athbb{N}_0\\}S={k0+di∈N0},这便是题目结论中的等差数列形式。
特殊情况讨论:如果S′={0}S'=\\{0\\}S′={0},则意味着S={k0}S=\\{k_0\\}S={k0}。此时,根据条件1,k0+k0=2k0∈Sk_0+k_0=2k_0\\Sk0+k0=2k0∈S,所以$2k_0=k_0,推出,推出,推出k_0=0,但这与,但这与,但这与S中元素为正整数矛盾(除非题目允许n=0的情况,但通常竞赛题会默认集合非空)。更严谨地,如果中元素为正整数矛盾(除非题目允许n=0的情况,但通常竞赛题会默认集合非空)。更严谨地,如果中元素为正整数矛盾(除非题目允许n=0的情况,但通常竞赛题会默认集合非空)。更严谨地,如果S中只有一个元素中只有一个元素中只有