第13章碾压孟国伟 我都成超人类了,你说全球进化?
“更难的?”陈平看向那个高个子男生。
“对。”高个子男生往椅背上一靠,双臂交叉在胸前,“单纯比记忆,说白了就是考谁脑子里的硬碟容量大,但真正的脑力不止是记东西,还包括运算速度、逻辑推理、空间想像等能力。”
他偏头看了孟国伟一眼,“孟哥,你说呢?”
孟国伟没有立刻接话,他嘴上说不错,但输给一个高三学生,心里不可能一点波动都没有。
“也行。”
他把笔放下,语气依旧平和,但措辞明显比刚才更认真了,“上次是比单纯的记忆力,我们这次比的难度高一级。”
他转头看向黑框眼镜女生,“你帮忙找一下,竞赛级別的数论、组合、解析几何,来几道有含金量的。”
黑框眼镜女生划了几下平板,眼睛一亮:“找到了,去年全国高中数学联赛的复试题库……这样吧,我挑三道,一道数论,一道组合计数,一道函数方程。
都是省二等奖以上的难度,规则一样,限时二十分钟,做完就交,比正確率和用时。
公平起见,我用平板投屏,两个人同时看题,同时在纸上作答。”
她把平板架在桌子正中间的支架上,屏幕朝向两个人。
旁边几个人自动围成了一个半圆,高个子男生收起之前那副看戏的表情,搬了把椅子坐下来。
第一道题投在屏幕上:数论,求证:对任意正整数n,n?-n能被30整除。
陈平读完题,脑子里瞬间弹出费马小定理和同余式。
n?-n=n(n-1)(n+1)(n2+1),连续三个整数的乘积必被6整除,再分別证能被5整除。
用模5同余,n≡0,±1,±2时各自代入验证,三十秒內思路就通了。
他低头开始写证明过程,笔尖在纸上刷刷地响。
孟国伟也几乎同时落笔,两个人的证明思路几乎一模一样,都是分解因式加同余討论。
这道题两个人打平,用时都在两分钟以內。
第二道题:组合计数,一个10x10的棋盘,每行每列恰好放两个棋子,问有多少种不同的放法。
这道题的难度,明显比上一道高了一个档次。
高个子男生凑过来看了一眼题目,倒吸一口凉气,小声说了句:“这也太变態了。”
孟国伟在草稿纸上列了一个10x10的矩阵模型,眉头微微皱起,笔尖在纸上点了好几下才开始写。
计数问题用容斥原理和生成函数都可以,但中间的分类討论极其繁琐,稍不留神就会漏算重复排列。
陈平没有急著动笔,专注、强化记忆、心斋三重叠加之下,他的大脑正在高速运转。
他放弃了孟国伟那种直接硬算的路线,转而用置换矩阵的等价类来归约,每行每列恰好两个棋子,等价於一个2-正则二部图的完美匹配计数,可以用积和式展开,但10阶积和式直接算还是太复杂。
他灵光一闪,想到用递推关係:设a_n为nxn棋盘的方案数,建立a_n与a_{n-1}、a_{n-2}的递推式,然后从a_1=0、a_2=1开始往上推。
他在草稿纸上快速演算了递推公式的推导过程,確认边界条件无误,然后开始逐级递推。
推到a_10的时候,数字已经很大了,但他的大脑在三重技能叠加下像一个精密的计算器,每一步递推都清清楚楚。
他写下平终答案的时候,孟国伟还在草稿纸上做第四种情况的分类。
陈平把答案纸翻过来扣在桌上,看了一眼计时器——十一分二十三秒。
孟国伟在第十四分钟完成了作答。
黑框眼镜女生核对答案,两个人都是对的。
但陈平的递推法比孟国维的分类討论简洁了將近一半的步骤,用时也少了將近三分钟。
高个子男生拿起陈平的草稿纸看了半天,嘴里嘟囔了一句:“递推都想到了,这人脑子里装的是编译器吗。”
第三道题:函数方程。
求所有函数f: r→r,满足对任意实数x,y,有f(x+y)+f(x-y)=2f(x)f(y)。
陈平看到这道题,瞳孔微微缩了一下。
这是函数方程里的经典题型,柯西型加余弦型函数的混合。
他在强化记忆的加持下,瞬间调出了之前刷过的一套函数方程专题卷,里面有一道几乎一模一样的题。
唯一的区別,是右边係数是2f(x)f(y)而不是f(x)f(y),这个係数差异会导致平终解的结构完全不同。
他花了三十秒回忆標准解法:先取特殊值x=y=0推出f(0)的值,再取y=0推出f(x)的奇偶性,然后取特殊值逐步推导f(x)的具体形式。
他取x=y=0,代入得2f(0)=2f(0)2,f(0)=0或1。
分情况討论。f(0)=0时,取y=0代入得2f(x)=2f(x)f(0)=0,f(x)≡0,一个平凡解。
f(0)=1时,取y=0代入得2f(x)=2f(x),恆成立,没有额外约束。
再取x=0代入得f(y)+f(-y)=2f(0)f(y)=2f(y),推出f(-y)=f(y),偶函数。
接下来取y=x代入得f(2x)+f(0)=2f(x)2,即f(2x)=2f(x)2-1。
这个递推关係,让他想到了余弦的二倍角公式cos2θ=2cos2θ-1。
令f(x)=cos(kx),代入原方程验证,cos(k(x+y))+cos(k(x-y))=2cos(kx)cos(ky),这是三角恆等式,恆成立。
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