第119章 突然釋懷的笑了
八點,試卷分發。
試題與昨天也沒有太大的變化,同樣是三道題。
一旦進入做題狀態,李澤翰瞬間收斂起所有心思,專注看向題目,仿佛換了個人。
這道題題目還是很好理解的,意思是說,有2025個核桃被打亂了,放在一個圓周上,每個位置核桃的編號是已知的。
然後在接下來的2025次操作中,每次操作第k個核桃的左右兩個核桃,要證明必然存在某一次,k個核桃兩邊核桃編號,一個比k大,一個比k小。
看到這道題,李澤翰心中就已經有了思路。
初中就學過,遇到存在性問題的證明,第一時間應該想到反證法。
假設這2025次操作中,k兩邊的核桃編號都比k大,或者都比k小。
這種關係是比較難描述的,這個時候,自然而然的就能想到染色法。
這也是在解決存在性問題時的常用方法,染色之後,就能對構成的點線面角等進行數量和性質進行分析,以此來簡化問題,讓問題變得更直觀。
對應到這道題,可以在第k次操作中,對第k個核桃進行染色,比如,染成黃色。
這樣操作之後,所有小於k的核桃都會被染成黃色,而大於k的核桃則都沒有被染色,這樣就能清晰的區分大於k和小於k的兩類核桃。
最後的證明也就變成了,證明在這2025次操作中,必然存在某一次操作,交換了兩個顏色不同的核桃。
再使用反證法,假設每次操作交換的都是同色的核桃。
「那麼,這樣做最後能導出什麼樣的矛盾呢?」
李澤翰皺眉思考起來。
最開始所有的核桃都沒有被染色,操作完成之後,所有的核桃都被染成了黃色。
這中間存在一個狀態的轉換。
如果只是一個個的核桃進行染色,自然是沒問題的,但現在是染色,加上交換同色的核桃,這很可能導致狀態轉換的失敗。
再加上題目要求證明,那麼顯然,這個染色加同色交換的操作會導致染色失敗。
短暫的思考後,李澤翰找到了解題的關鍵。
但還缺了關鍵一步。
怎麼證明染色會失敗呢?
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李澤翰冥思苦想。
顯然,光是染色核桃還不夠,這很難證明最終的結論。
「我知道了!」
在腦海中一陣推導演算之後,李澤翰腦中靈光一閃。
光是染色核桃不夠,那就再把相鄰核桃的連接邊也染色,可不就大功告成了嗎!
如果相鄰兩個核桃都是黃色的,就把連接兩個核桃的邊也染成黃色。
所以一開始,所有的邊都是沒有染色的,2025次操作結束後,所有的2025條邊都是黃色的。
如果每次交換的核桃都是同色的,那麼第k個核桃和與他相鄰的兩條邊的顏色並不會發生變動,交換這個操作不會引起任何狀態的轉移。
只有對第k個核桃進行染色,可能導致邊顏色的變化,如果相鄰兩個核桃是未被染色的,那麼這次染色操作不會帶來邊的變化,如果兩個核桃都被染色,那麼就有多出兩條被染色的邊。
也就是說,每次操作要麼增加0條染色的邊,要麼增加2條染色的邊,不可能出現2025條奇數邊的情況,與題設矛盾,證明完成!
「我真是個天才!」
李澤翰心中嘿嘿怪笑,即便他心中也明白,這道題也就初中難度,只要掌握了方法,很輕易就能做出來,但並不妨礙他覺得自己超棒。
回頭看了眼時間,距離八點才過去二十多分鐘。
整個題目思路還是很清晰的,他大多數時間都浪費在思考怎麼證明最後的矛盾上了,但二十多分鐘,這個速度已經極快了。
一念及此,他下意識的抬頭向陳輝的位置看去。
然後,他就聽到了嘩啦一聲翻卷的聲音!
「?」
「老大都開始做第三題了?」
「我頂你個肺!」
李澤翰已經不知道該怎麼形容自己此時的心情。
老實說,即便已經認清了自己不可能跟那種怪物比的事實,但當這種殘酷的事實發生在眼前時,他還是會感受到打擊。
但真正的勇士,敢於直面慘澹的人生,敢於正視淋漓的鮮血!
「我李澤翰是沒那麼容易被打倒的!」
振奮精神,李澤翰看向第二題。
題目很簡潔,也很漂亮,要證明的結論含義也很清楚,就是數列兩項的差值,要小於n的階乘分之一,同時n大於等於2。
看到不等式,小學生……哦,不,初中生就應該知道,應該使用構造法!
構造法主要是通過引入恆等式,對偶式,函數,圖形,數列,讓題目變得更直觀,如果不等式中出現了n這種有規律的項,這個時候就要想到數列了。
比如證明數列項之和,這個時候就應該想到構造一個移項相減的新數列,然後去分析新數列的單調性。
對應這道題,n次冪的形式,則是可以把不等式兩邊拆分成n個相同,或者有通式的式子的乘積,再去比較大小。
李澤翰思路自然湧現,他這些年專攻中學數競,這些基礎知識無比紮實,幾乎看到題目的瞬間,腦海中就已經浮現出了解題思路,只是還需要時間去將這些思路轉化成最後的答案而已。
根號在不等式中顯然是扎眼的,所以可以考慮先處理它,通過觀察,能夠輕易的發現,對式子左邊每一項單獨平方、立方……就能去除掉根號。
這就很容易能夠想到a^(2*3*……*n)-b^(2*3*……*n)這種形式,即可將全部根號去除,並且相減後能消去多餘的項,得到(n+1)√(n+1)。
那麼就需要構造一個新的數列,ai=
bi=
所以題目要求的不等式就是a2-b2,同時a(i+1)-b(i+1)=(ai)^i -(bi)^i=(ai-bi)(ai^(i-1)+ai^(i-2)bi+……+aibi^(i-2)+bi^(i-1))
(ai)^i -(bi)^i的冪次展開是有現成公式的,任何一個高中生都應該記得這個展開,同時因為冪次展開後面的式子是有規律的,所以可以將它記作Cn。
所以有,
a3-b3=(a2-b2)c2
a4-b4=(a3-b3)c3
……
a(n+1)-b(n+1)=(an-bn)cn
將式子兩邊相乘,約去相同的項,就能得到a(n+1)-b(n+1)=(a2-b2)(c2*c3……cn),所以(a2-b2)=[a(n+1)-b(n+1)]/(c2·c3……cn)。
而a(n+1)-b(n+1)=(an)^n -(bn)^n,所以a(n+1)-b(n+1)=(a2)^(n*n-1……3*2)-(b2)^(n*n-1……3*2)=(n+1)√(n+1)
最後再來處理Cn。
這種式子,李澤翰根本不用思考就能知道需要用到放縮。
因為an>bn≥n√n=n^(1/n)
所以an^(n-1)+an^(n-2)bn+……+anbn^(n-2)+bn^(n-1)式子中每一項都大於等於n^((n-1)/n),而Cn有n項,所以cn≥n*n^((n-1)/n)>n*n^((n-1)/(n+1))。
這時再回到剛才的式子,c2*c3……cn=n!*(一坨),當n>2時,n^((n-1)/(n+1))都是大於1的,所以可以只保留第n項,即c2*c3……cn=n!*n^((n-1)/(n+1))。
所以,a2-b2<1/n!*[(n+1)√(n+1)]/n^((n-1)/(n+1))。
顯然,(n+1)√(n+1)]/n^((n-1)/(n+1)=((n+1)/n^(n-1))^(1/(n+1)),當n>2時,前面的式子小於2n/n^2<1,所以a2-b2<1/n!。
呼!
李澤長長的出了口氣,題目雖然是做出來了,但他感覺有些頭暈腦脹,這道題哪怕是對他來說都是有些難度的,需要能夠構造出獨特的數列,還需要掌握冪次展開公式,也需要熟悉乘積相消的模式,更需要掌握放縮。
當中任何一環掌握得不夠紮實都會卡住,解題就無法繼續下去。
再次回頭看了眼教室後方的鐘表,已經是九點半了,也就是說,解答這道題,他用了足足一個小時!
再抬頭看向陳輝所在的位置,那裡已然空空如也。
剛才他解題太過投入,根本沒有注意到陳輝什麼時候已經交卷了。
「他到底是怎麼做到的?」
李澤翰心中哀嚎一聲,他可沒有忘記自己做完第一題的時候陳輝就已經開始做第三題了。
當時他還以為第二題很簡單,但現在看來,這道題哪怕是一點都沒有卡殼,哪怕是思路順暢,寫完整個過程也至少要半個小時吧?
怪物!
李澤翰忽然釋懷的笑了。
心中爭強好勝的心思徹底熄滅,那股緊迫感也終於是徹底消失,一切都恢復了平靜,他開始看向第三題。
……
八點四十二,
陳輝再次走出考場,今天的題目的確比昨天要難一些,但正如袁老師所說,他現在參加CMO,IMO似乎已經沒有什麼意義了。
當然,只是單純從做題上來講,對陳輝來說,還是有意義的,畢竟CMO學校也承諾了五萬塊獎金。
考場外依舊圍滿了各個省的帶隊老師們,陳輝也不明白為什麼他們都不回去休息,而是選擇圍在智華樓外硬等,感覺就像是高考時等在考場外的家長一般。
這般尊尊愛護之意,還是很讓陳輝動容的。
他卻沒有發現,這些老師看向他的眼神就像是看怪物一般,尤其是在他走出考場時,不少老師都拿出手機看了看時間。
正常情況下,他們自然是會先找個地方休息,等到考試差不多結束了再過來,甚至很多領隊都不會再過來。
但昨天發生的事情讓他們改變了主意,他們想要看看昨天那個人,今天是不是還能創造奇蹟。
結果也沒讓他們失望。
四十二分鐘!
毫無疑問,華夏應該是又要出一個了不得的數學天才了。
當然,在華夏歷史上,也出過不少這樣的數學天才,但最後,似乎也並沒有人能夠走得更遠。
就是不知道這個小傢伙將來能走到哪一步了。
走出考場,陳輝沒有看到安老師,反倒是看到了拿著一迭A4紙的袁新毅。
「這是給你準備的論文資料,好好看,有什麼不懂的可以問我,講座會在後天舉行。」
昨天兩人就已經加過微信,所以袁新毅將論文遞給陳輝後,就轉身離開了,他還要負責高階導出的非定域化現象的驗證,正是忙的時候。
這一迭論文少說也有上千頁,拿在手中很有分量,陳輝卻有些如饑似渴,在他眼中,這哪裡是什麼論文,這分明就是熟練度,這分明就是通往四大,通往五十萬的通天大道!
以前他還需要自己去搜尋,現在熟練度自己都餵到嘴裡來了,果然,有沒有老師的區別是巨大的!
輕車熟路的找了個空閒的自習教室,查看手中這迭論文。
放在最上面的一篇論文是,《Cohomological Theory on Layers-Based Fractional Chern Insulators: Non-Abelian Topological Classification Theory》翻譯成中文就是——基於層上同調的分數陳絕緣體非阿貝爾拓撲分類理論。
這是斯坦福的一位研究凝聚態物理知名教授最近剛發的論文,也是袁新毅說要辦講座的教授。
一般來說,CMO都是有七天行程的,除了開幕式考試三天,剩下的四天時間會舉辦一下講座,給這些從全國各地選拔出來的數學小天才們開闊一下眼界,讓他們了解一下前沿數學,看看現在的數學家們都在研究什麼問題。
這篇論文下面還有幾篇這位教授早些時候發表的,關於凝聚態物理的論文。
除此之外,最下方則是袁新毅自己發表的一些論文,和朗蘭茲綱領相關的論文,陳輝這兩天也了解了一下自己這位老師,發現他之前了解到的信息似乎有些偏差。
這位老師雖然在江城大學任職,但年紀輕輕就已經擁有兩篇四大,16年獲得了拉馬努金獎,21年拿到了科學突破獎,22年受邀在世界數學家大會上作45分鐘報告。
這樣的成就,在國內已經是首屈一指的存在了。
並且研究的還是朗蘭茲綱領這個前途無量的領域,要知道,2010年菲爾茲獎得主吳寶珠就是因為證明朗蘭茲綱領的基本引理獲獎的。
從前天自己這位老師狂喜的表現來看,他似乎已經在這方面取得了突破性進展,或許,袁老師就要成為華夏第一位獲得菲爾茲獎的數學家了!
菲爾茲獎!
陳輝不由得心生嚮往。
也顧不上前面的論文,徑直開始閱讀起朗蘭茲相關的論文來。
朗蘭茲綱領是由加拿大裔美國數學家羅伯特·朗蘭茲提出的,旨在將數學中的兩大分支——數論和表示論聯繫起來,綱領包含一系列猜想和洞見,最終發展出朗蘭茲綱領。
正巧數論和表示論都是陳輝擅長的領域,陳輝閱讀起朗蘭茲綱領相關的論文來並沒有遇到太大的障礙,反倒是英語水平給他造成了不小的困擾。
提升英語等級已經迫在眉睫!
文科熟練度的等級又與記憶力密切相關,下一個自由屬性點,可以加在記憶力上。
已經不遠了。
陳輝有自信,根據之前的經驗,這次CMO拿到金牌後,就能再次獲得一個自由屬性點了,到時候再提升記憶力,然後開始拉英語等級,可以事半功倍。
至於CMO金牌,也不是陳輝不謙虛,他不知道今年的金牌分數線是多少,但他對自己有把握,即便要扣一些步驟分,想必拿到金牌還是沒有懸念的。
現在,還是趕緊看論文吧!
看著眼前這厚厚一迭論文,陳輝有些歡喜的憂愁。
講座後天就要開始,留給他的時間不多了!
(本章完)