一道组合数学题

这是2014-2015年北京市25校联合综合能力测试的压轴题:

给定正奇数\(n(n\geqslant 5)\),数列\(\left\{a_n\right\}:a_1,a_2,\cdots,a_n\)是\(1,2,\cdots,n\)的一个排列,定义\[E\left(a_1,a_2,\cdots,a_n\right)=\left|a_1-1\right|+\left|a_2-2\right|+\cdots+\left|a_n-n\right|\]为数列\(\left\{a_n\right\}\)的位差和.

(1)当\(n=5\)时,求数列\(\left\{a_n\right\}:1,3,4,2,5\)的位差和;

(2)若位差和\(E\left(a_1,a_2,\cdots,a_n\right)=4\),求满足条件的数列\(\left\{a_n\right\}\)的个数;

(3)若位差和\(E\left(a_1,a_2,\cdots,a_n\right)=\frac 12\left(n^2-1\right)\),求满足条件的数列\(\left\{a_n\right\}\)的个数.

继续阅读

发表在 解题展示 | 标签为 | 留下评论

抛物线的一则常用性质

抛物线有一条非常简单优美的性质,设直线\(l\)与抛物线\(y^2=2px\)相交,则其横截距是两交点横坐标的等比中项.如图,有\(x_0^2=x_1x_2\).

QQ20141221-1

继续阅读

发表在 方法技巧 | 标签为 , | 6条评论

征解问题[6] 函数方程(已解决)

这是我的学生朱怡洁在2014年12月19日问我的题目:

求所有的多项式\(f(x)\),使\[f\left(x^2\right)=f(x)\cdot f(x+1).\]


 我个人认为不可能存在满足题意的多项式,因为考虑\(f(x)\)的所有复根,将这些复根以及这些复根向左平移一个单位恰好是这些复根的平方根.我认为这种情形是不存在的.


2021年6月29日,by xixiggg.

若 $f(x)$ 为常数多项式,易知 $f(x)=0$ 或 $1$.下设 $f(x)$ 不为常数多项式.比较 $f\left(x^2\right)$ 与 $f(x)f(x+1)$ 的首项可知 $f(x)$ 的首项系数为 $1$,于是\[f\left(x^2\right)=f(x)f(x+1),\]等价于 $f\left(x^2\right)$ 与 $f(x)f(x+1)$ 的根相同.对 $f(x)$ 的任意根 $\alpha$,则 $\alpha$ 为 $f\left(x^2\right)$ 的根,从而 $\alpha^2$ 为 $f(x)$ 的根,由此结合简单的归纳法知 $\forall k\in\mathbb N$,$\alpha^{2^k}$ 也为 $f(x)$ 的根.结合 $f(x)$ 只有有限个根知 $|\alpha|=1$ 或 $|\alpha=0|$,即 $f(x)$ 只有模长为 $1$ 的根或根 $0$. 若 $\alpha$ 为 $f(x)$ 的根,则 $\alpha-1$ 为 $f(x+1)$ 的根,从而 $\alpha-1$ 为 $f\left(x^2\right)$ 的根,从而 $(\alpha-1)^2$ 为 $f(x)$ 的根,因此 $\alpha-1=0$ 或 $|\alpha-1|=1$,又 $\alpha=0$ 或 $|\alpha|=1$,可得\[\alpha=0,1,\dfrac 12\pm\dfrac{\sqrt {3}}2{\rm i},\]又注意到 $\alpha^2$ 为 $f(x)$ 的根,于是我们有\[\alpha^2=0,1,\dfrac 12\pm\dfrac{\sqrt 3}2{\rm i},\]因此可得 $\alpha=0,1$,从而\[f(x)=x^u(x-1)^v,u,v\in\mathbb N^{\ast},\]从而\[f(x^2)=f(x)f(x+1)\iff x^{2u}(x-1)^v(x+1)^v=x^{u+v}(x-1)^v(x+1)^u,\]可得 $u=v$,综上所述,$ f(x)=0,1 $ 或 $ f(x)=x^n(x-1)^n $,其中 $ n $ 为正整数.

发表在 问题征解 | 5条评论

函数小题一则

这是2014年辽宁卷的第14小题:

已知函数\(f(x)=\left|x^2+3x\right|\),若方程\(f(x)-a|x-1|=0\)恰有\(4\)个互异的实数根,则实数\(a\)的取值范围是________.

继续阅读

发表在 解题展示 | 标签为 | 一条评论

一组函数问题中的代数变形

函数是一种特殊的方程.对方程进行其当的代数变形,使得其中的一边获得优化,而另外一边不会因此变得无法进行下一步处理是我们应对方程的惯用方法.下面通过一组例题说明恰当的代数变形对解函数题的重要帮助.

继续阅读

发表在 方法技巧, 解题展示 | 标签为 , , | 一条评论

台球桌上的几何学

其实我不太了解台球,只知道有个号称九球皇后的“小潘婷”潘晓婷.

QQ20141214-3

言归正传,分享两道高考题,你就会明白台球桌上的技术是如何帮助我们解题的.

继续阅读

发表在 解题展示, 趣味数学 | 标签为 , , | 一条评论

圆锥曲线试题一则

这是2014年12月11日,我的学生朱怡洁问我的一道圆锥曲线试题:

已知\(A\),\(B\)为椭圆\(\dfrac {x^2}8+\dfrac {y^2}2=1\)上的两点,弦\(AB\)的长为\(\dfrac 83\),求三角形\(AOB\)的面积范围.

如果用常规的方法解运算繁杂,有没有运算较为简便的方法呢?

继续阅读

发表在 解题展示 | 标签为 | 一条评论

征解问题[5] 组合题(已解决)

这是我的学生朱怡洁提出的问题:

正\(n\)边形的顶点染若干种颜色(每点染一种颜色,一共至少染两种颜色).已知每种颜色的所有点都构成一个正多边形.求证:这些同色多边形中必然有两个全等.

继续阅读

发表在 问题征解 | 3条评论

征解问题[4] 复数

这是我的学生朱怡洁提出的问题:

\(n\)为正整数,\(a_i\in \mathbf C\),对集合\(\{1,2,\cdots,n\}\)的任意非空子集\(I\),都有\[\left|\prod _{j\in I}(1+a_j)-1\right|\leqslant \frac 12.\]证明:\(\sum|a_i|\leqslant 3\).

发表在 问题征解 | 3条评论

函数小题一则

这是2014年高考湖南卷文科数学第15小题(填空压轴题):

若\(f(x)=\ln \left(e^{3x}+1\right)+ax\)是偶函数,则\(a=\)______.

继续阅读

发表在 解题展示 | 标签为 | 留下评论