蓉省數(shù)學(xué)會(huì),
行政樓三樓,副會(huì)長(zhǎng)辦公室,
“老師,今年的題會(huì)不會(huì)出得太難了?”
一個(gè)二十多歲的青年端著咖啡,坐在沙發(fā)上,跟對(duì)面一個(gè)五十來(lái)歲的中年說(shuō)道。
兩人才剛討論完一個(gè)學(xué)術(shù)問(wèn)題,此時(shí)都有些疲憊,決定先坐下來(lái)休息休息。
馬景堂揉著太陽(yáng)穴,搖了搖頭,“就是要難點(diǎn)才好!”
心里感嘆著歲月不饒人,當(dāng)年他年輕時(shí),思維何等敏捷,現(xiàn)在只是討論了一個(gè)小時(shí),就有些力不從心了,他已經(jīng)過(guò)了數(shù)學(xué)家出成績(jī)的三十到五十歲黃金期了。
“去年題出得簡(jiǎn)單,倒是有不少考滿分的,看著花團(tuán)錦簇,一片繁榮的樣子,結(jié)果怎么著?”
“最后偌大一個(gè)蓉城,竟然沒有一個(gè)參加IMO的選手!”
談到這個(gè)話題,馬景堂也正好有話要說(shuō),這一年來(lái)他可沒少被其他省數(shù)學(xué)會(huì)的老家伙們調(diào)侃,所以今年他特意打招呼,把題往難了出。
楊寒莞爾,想到了老師被調(diào)侃的畫面。
蓉省也算是數(shù)競(jìng)強(qiáng)省,去年卻連進(jìn)IMO的選手都沒有,說(shuō)是浪費(fèi)了人才也不為過(guò),的確是奇恥大辱了。
“老師竟然直接把那道題當(dāng)成了壓軸題,”
但是楊寒還是不太贊成老師的做法,“那道題難度可不低,甚至比一些CMO的題都難了,今年恐怕一個(gè)滿分都沒有了。”
“省賽滿不滿分的不重要,能進(jìn)IMO,能在IMO拿到金牌才重要!”
馬景堂滿不在乎的輕輕擺了擺手,“再說(shuō)了,最后那道題可是那位出的,要是能做出來(lái),說(shuō)不定還能入那位的眼,對(duì)那些小家伙來(lái)說(shuō)反倒是好事。”
“這倒也是。”
楊寒點(diǎn)頭表示認(rèn)同。
“就是不知道今年還能不能出個(gè)滿分了。”
……
李斌走下講臺(tái),來(lái)到陳輝身旁,看向陳輝的試卷。
就這么短短的功夫,第一道大題的空白就已經(jīng)寫滿了字跡,這個(gè)小家伙已經(jīng)在第二題的空白處書寫解題過(guò)程了。
“這么快的嗎?”
這下子李斌可不會(huì)認(rèn)為陳輝是在瞎寫了。
填空題可以隨便寫點(diǎn)數(shù)字,大題是需要過(guò)程的,若是不會(huì),連瞎寫都做不到。
不管做得對(duì)不對(duì),至少說(shuō)明這孩子數(shù)學(xué)素養(yǎng)是很不錯(cuò)的。
“看來(lái)今年蓉省有兩個(gè)很不錯(cuò)的苗子啊!”
李斌有些開心,結(jié)合所有人的反應(yīng),他知道,并不是今年的題太簡(jiǎn)單,而是考生里出了兩位妖孽。
雖然天天在數(shù)學(xué)會(huì)里打雜,但他還挺喜歡這里的,若是蓉省的選手取得好成績(jī),蓉省數(shù)學(xué)會(huì)也會(huì)與有榮焉。
簡(jiǎn)單掃了一眼解題過(guò)程,確定陳輝第一道大題解答沒有問(wèn)題后。
李斌再次邁步,向右邊中間那位同學(xué)走去。
一路走過(guò),其他同學(xué)們大多還在做填空題第7題,第8題,當(dāng)然,也有的同學(xué)選擇性的放棄了第8題,開始看大題了。
而現(xiàn)在距離考試開始已經(jīng)過(guò)去半個(gè)小時(shí)了!
別看考試時(shí)間還剩兩個(gè)多小時(shí),但李斌知道,后面的四道大題才是硬菜,兩個(gè)半小時(shí)可不好啃。
嗯,當(dāng)然是對(duì)一般人來(lái)說(shuō)。
比如眼前這位,同樣已經(jīng)做完了第一道大題,開始審第二題的題目了。
速度也就比第一排蓉城二中那個(gè)家伙慢點(diǎn)。
時(shí)間飛快流逝,做完第二道大題,看向第三道,鄧樂巖感覺很是疲憊。
去年他還是初三的時(shí)候就參加了省賽,還入了國(guó)決,當(dāng)然,最后只拿到了銅牌。
去年省賽他還拿了滿分,所以這次來(lái)考試根本沒當(dāng)回事,只有他自己知道這一年的時(shí)間他成長(zhǎng)有多恐怖。
天才的一年,跟普通人的一年是不一樣的。
但顯然,今年的題比去年難了許多,即便是一年后的他做起來(lái),都感覺很是吃力,讓他有種去年做CMO題目的滯澀感。
尤其是那個(gè)煩人的監(jiān)考老師,還不停的在旁邊晃悠,讓他很是惱火,恨不得給他找張椅子,把他按上去。
陳輝絲毫沒有受到影響,他早就習(xí)慣了在任何環(huán)境下學(xué)習(xí),一旦他全神貫注的去做某件事情,外界很難對(duì)他造成影響。
飛快的寫完第二道平面幾何的證明題,陳輝看向了第三道大題。
【設(shè) A,B為正整數(shù),S是一些正整數(shù)構(gòu)成的一個(gè)集合,具有下述性質(zhì):
(1)對(duì)任意非負(fù)整數(shù) k,有 A^k∈S;
(2)若正整數(shù) n∈S,則 n的每個(gè)正約數(shù)均屬于 S;
(3)若 m,n∈S,且 m,n互素,則 mn∈S;
(4)若 n∈S,則 An B∈S。
證明:與 B互素的所有正整數(shù)均屬于 S.】
“數(shù)論?”
陳輝皺眉。
他并不擅長(zhǎng)數(shù)論。
但他也沒有自暴自棄,將已知性質(zhì)和結(jié)論轉(zhuǎn)化成數(shù)論語(yǔ)言,他輕易的就找到了目標(biāo)。
就是要去構(gòu)造一個(gè)與B互素的數(shù),假設(shè)為p,再證明p∈S即可。
再根據(jù)性質(zhì)3,若pi,pj互素,則pi·pj∈S,又根據(jù)素?cái)?shù)分解定理,每個(gè)大于1的正整數(shù)都可以唯一地表示為若干個(gè)素?cái)?shù)的乘積,并且這些素?cái)?shù)的冪次是唯一的。
所以P可以寫成p1^α1·p2^α2···pm^αm,其中p1到pm均為素?cái)?shù)。
也就是說(shuō),只需要證明pi^k∈S(k為任意非負(fù)整數(shù)),就能證明P∈S。
很快,陳輝就有了思路,根據(jù)題目,如果pi能夠被A整除,那么根據(jù)性質(zhì)1和性質(zhì)2,輕易就能得出pi^k∈S。
可若是pi不能整除A呢?
不能整除,就說(shuō)明pi與A也互素,同時(shí)因?yàn)镻i為P的分解素?cái)?shù),P與B互素,那么pi與B也互素。
性質(zhì)123都已經(jīng)用了,所以接下來(lái)必然會(huì)用到性質(zhì)4。
An B∈S
這個(gè)性質(zhì)應(yīng)該怎么利用呢?
陳輝絞盡腦汁,卻一籌莫展,這還是他洞察力提升后,第二次遇到這種情況,這讓他想到了在數(shù)競(jìng)隊(duì)張安國(guó)給他出的題,當(dāng)時(shí)他也是像現(xiàn)在這般。
后來(lái)他知道張安國(guó)那道題有常規(guī)的解法,只是他當(dāng)時(shí)不知道而已。
所以,這道題必然也有某個(gè)解法,或者公式定理是自己沒有想到的!
可陳輝沒有深入研究數(shù)論,大腦中也并沒有關(guān)于數(shù)論的體系,一時(shí)之間竟然都不知道該從什么地方去尋找這種解法或者公式定理。
解法,公式定理,說(shuō)白了,就是前人搭的梯子。
牛頓說(shuō)過(guò),他能有那般成就,不過(guò)是站在了巨人的肩膀上。
所以,解法當(dāng)然要從前輩先賢身上去找!
陳輝大腦飛速運(yùn)轉(zhuǎn),開始頭腦風(fēng)暴。
擅長(zhǎng)數(shù)論的數(shù)學(xué)家很多,但目前陳輝了解的也就那么幾個(gè),費(fèi)馬、歐拉、高斯。
費(fèi)馬研究的東西天馬行空,費(fèi)馬大小定理,親和數(shù),素?cái)?shù)分布,這些定理在數(shù)論中的地位舉足輕重。
但他一生只玩高端局,并且都是讓后人幫他證明,高中生的題目應(yīng)該還輪不到費(fèi)馬出馬吧?
高斯主要研究的是代數(shù)數(shù)論,比如二次互反律,算術(shù)幾何平均之類的問(wèn)題,顯然跟這道題的調(diào)性不符。
所以,是歐拉嗎?
一番分析,陳輝將目標(biāo)鎖定在了這位數(shù)學(xué)國(guó)王身上。
他有些振奮,他對(duì)歐拉的了解其實(shí)是要比其他兩人更多的。
這還是因?yàn)楫?dāng)時(shí)學(xué)習(xí)歐拉積分時(shí),聽了安老師的建議。
否則他就只能抓瞎了。
死馬當(dāng)成活馬醫(yī),沒有選擇的選擇,就是最好的選擇。
陳輝開始回想歐拉一生中提出的,關(guān)于數(shù)論方面的定理。
他也不是擰巴的人,如果從歐拉身上找不到解題方法,那就放棄這道題,回去好好研究數(shù)論,明年再來(lái)便是。
歐拉一生發(fā)表了超過(guò) 1500篇論文,提出的定理公式理論浩繁如星海。
經(jīng)過(guò)提升的記憶力幫了陳輝大忙,有極強(qiáng)的洞察力輔助,雖然只是看了一遍歐拉的生平,但對(duì)歐拉提出的重要的公式和定理他都記得很清楚。
既然想到歐拉,那么自然能想到他在數(shù)論領(lǐng)域大名鼎鼎的歐拉定理。
歐拉定理!
很快,陳輝眼前亮起刺目的光芒。
找到了!
他找到了!
解題的鑰匙果然藏在歐拉身上!
歐拉定理:
若a和n是正整數(shù),且a和n互素(即最大公約數(shù)為1),則a的φ(n)次方對(duì)n取模的結(jié)果為1,即aφ(n)≡1(modn)
陳輝陷入前所未有的興奮狀態(tài),無(wú)數(shù)思路如同泉水般在大腦中涌現(xiàn)。
【由歐拉定理,A^aφ(pi^k)·n B≡n b(modpi^k),則令a0=1,an=A^aφ(pi^k)·A^n B,則an≡A^n B(modpi^k),又因?yàn)?pi,A)=1,(pi,B)=1,所以當(dāng)n從0取到pi^k時(shí),an可以取到pi^k的完全剩余系,此時(shí)必有at=t·pi^k∈S,所以pi^k∈S!
綜上所述……】
證明完畢!