设 $a_1,a_2,a_3,a_4,a_5$ 是 $5$ 个正实数(可以相等),证明:一定存在 $4$ 个互不相同的下标 $i,j,k,l$,使得 $\left|\dfrac{a_i}{a_j}-\dfrac{a_k}{a_l}\right|<\dfrac 12$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 数学竞赛
    >
    简单组合
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    简单组合
  • 知识点
    >
    组合数学
    >
    抽屉原理
  • 题型
    >
    组合数学
    >
    组合证明
【答案】
【解析】
记\[f(m,n)=\min\left\{\dfrac{a_m}{a_n},\dfrac{a_n}{a_m}\right\},\]则考虑\[f(1,3),f(2,4),f(3,5),f(4,1),f(5,2),\]这 $5$ 个数均在 $(0,1]$ 内取值,因此必然存在三个数同时位于区间 $\left(0,\dfrac 12\right]$ 或同时位于区间 $\left(\dfrac 12,1\right]$.另一方面,从\[f(1,3),f(2,4),f(3,5),f(4,1),f(5,2)\]中任意抽取三个数,必然存在两个数相邻(视 $f(5,2)$ 与 $f(1,3)$ 相邻),因此原命题得证.
答案 解析 备注
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