从集合 $\{1,2,3,\cdots,30\}$ 中取出 $5$ 个不同的数,使这五个数构成等差数列,则可以得到的不同的等差数列的个数为
【难度】
【出处】
2013年全国高中数学联赛湖北省预赛
【标注】
  • 知识点
    >
    计数与概率
    >
    排列数与组合数
  • 方法
    >
    思考方式
    >
    映射计数法
【答案】
$196$
【解析】
先将问题削弱到取出 $3$ 个不同的数.此时有个不错的想法是只要确定数列的首项和末项,那么数列的中项就确定了.为了使得数列的中项为整数,我们需要数列的首项和末项同时为奇数或同时为偶数.于是所求的不同的等差数列数为 $2{\rm A}_{15}^2=420$.
回到这个问题,按奇偶划分就不能解决症结了.实际上,上面的做法中奇偶并不是本质,本质是找到两个数,它们的差可以支持中间"分区"为整数,也就是差应该为 $2$ 的倍数.因此按 $2$ 为模进行同余分划即可(即按照奇数与偶数分成两个区).
那么按照这个思路,首项和末项必须相差 $4$ 的倍数,我们应该按模 $4$ 进行同余分划(即按照 $4k,4k+1,4k+2,4k+3$ 分成四个区,每个区为一个同余类),然后在每个同余类中找两个数分别作为首项和末项即可,于是所求的不同的等差数列数为$$2{\rm A}_8^2+2{\rm A}_7^2=196.$$
题目 答案 解析 备注
0.111601s