将 $X=\{{{1}^{2}},{{2}^{2}},{{3}^{2}},\cdots ,{{10000}^{2}}\}$ 划分成两个子集 $A,B$,使 $|A|=|B|$ 且 $S(A)=S(B)$ 其中 $S(T)$ 表示集合 $T$ 中所有元素之和.
【难度】
【出处】
【标注】
【答案】
【解析】
设 $X=A\bigcup B$,使 $|A|=|B|$ 且 $S(A)=S(B)$ 。先对集合 $X=\{{{1}^{2}},{{2}^{2}},{{3}^{2}},\cdots,{{n}^{2}}\}$,研究类似的划分。
考察特例,当 $n=1,2,3,4,5$ 时,易知相应的划分不存在。
当 $n=6,7$ 时,因为6,7不是10000的越是,即使可划分,也不便推广到原题。
当 $n=8$ 时,相应的划分存在,将 $X$ 中的数由小到大依次排列成两行,则其中4个带下划线的数之和等于另4个数之和。
当 $n=2\times 8=16$ 时,只需考虑 ${{9}^{2}},{{10}^{2}},{{11}^{2}},\cdots,{{16}^{2}}$ 的划分,我们期望有类似的划分:
同样发现4个带下划线的数之和等于另4个数之和。
一般地,考虑数表:
结论同样成立,这只需验证恒等式:
${{(n+1)}^{2}}+{{(n+4)}^{2}}+{{(n+6)}^{2}}+{{(n+7)}^{2}}={{(n+2)}^{2}}+{{(n+3)}^{2}}+{{(n+5)}^{2}}+{{(n+7)}^{2}}$
于是,令 ${{A}_{k}}=\{{{(8k+1)}^{2}},{{(8k+4)}^{2}},{{(8k+6)}^{2}},{{(8k+7)}^{2}}\}$
${{B}_{k}}=\{{{(8k+2)}^{2}},{{(8k+3)}^{2}},{{(8k+5)}^{2}},{{(8k+8)}^{2}}\}$
则 $S({{A}_{k}})=S({{B}_{k}})$ 。
最后,令 $A=\bigcup\limits_{k=1}^{1249}{{{A}_{k}}},B=\bigcup\limits_{k=1}^{1249}{{{B}_{k}}}$,则 $S(A)=S(B)$,且 $|A|=|B|$.
答案 解析 备注
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