這道題對于沒有系統(tǒng)學(xué)過數(shù)論的學(xué)生而言乍一看很難,有些同學(xué)只看到題目的表面幾乎就打了退堂鼓。然而實際上這是一道非常簡單的題目。
它的整個過程是對數(shù)論中常見方法無窮遞降法的簡單應(yīng)用。無窮遞降法是由數(shù)論公理之中的最小數(shù)存在原理推導(dǎo)得出的一種實用方法。所謂最小數(shù)存在原理就是說正整數(shù)集的非空子集必存在最小數(shù)。那么如果某個正整數(shù)集的子集不存在最小數(shù),該子集一定為空集。無窮遞降法就是應(yīng)用這一原理來證明問題無解。
知道這一原理并進行過對應(yīng)訓(xùn)練的同學(xué)只需要對本題進行非常簡單的奇偶性討論就可以在五分鐘內(nèi)做完這道題。
這道題的數(shù)學(xué)背景則更加耳熟能詳,是簡簡單單的第二數(shù)學(xué)歸納法。
數(shù)學(xué)歸納法在數(shù)論的系統(tǒng)教學(xué)中被作為公理直接給出。前兩問只需要進行簡單的整除分析作為數(shù)學(xué)歸納法的起始條件,后面的三四兩問其實就是數(shù)學(xué)歸納法的遞推過程。
整道題目與其說是在考試倒不如說是在教學(xué)。
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2013 年第五題考察的是 BEZOUT 定理與反證法的綜合應(yīng)用。
這道題的最后一問用最簡單的數(shù)學(xué)給出了一個同樣簡單但深刻的結(jié)論:如果 r 是正有理數(shù),并且 r 的 r 次方也是正有理數(shù),那么 r 一定是正整數(shù)。
2012年第八題考察斐波那契數(shù)列的性質(zhì)應(yīng)用。
具體的性質(zhì)在問題中給出,對于學(xué)競賽的同學(xué)來說考察的是常見性質(zhì)。最后一問則是一道數(shù)列類型的題目。本題屬于數(shù)論與數(shù)列的綜合題。
我們對比一下全國高中數(shù)學(xué)聯(lián)賽的考試大綱:
初等數(shù)論:
同余,歐幾里得除法,裴蜀定理,完全剩余系,不定方程和方程組,高斯函數(shù) [x],費馬小定理,格點及其性質(zhì),無窮遞降法*,歐拉定理*,孫子定理*。(數(shù)學(xué)歸納法作為公理并未列在考綱中)
加粗的斜體部分是目前已經(jīng)考察過的內(nèi)容。
不難發(fā)現(xiàn),考察的內(nèi)容基本出現(xiàn)在考綱當(dāng)中??季V里有一些 STEP 3 內(nèi)從來沒有考察過的內(nèi)容。但是我們不能下結(jié)論說 STEP 3 不考察沒有出現(xiàn)過的內(nèi)容。因為 STEP 3 考察數(shù)論的邏輯就是要考察深刻的、具有很強數(shù)學(xué)背景的內(nèi)容。而且幾乎沒有任何拓展,就是對方法本身的最基本的理解。而聯(lián)賽考綱幾乎囊括了所有具有深刻數(shù)學(xué)意義的數(shù)論內(nèi)容。
對于STEP考試中的數(shù)論題目,我認為考生只要對聯(lián)賽考綱當(dāng)中的每一塊內(nèi)容有最基本的了解,做過一兩道對應(yīng)的習(xí)題,那么 STEP 3 考試當(dāng)中的數(shù)論題目很可能成為你的送分題。因為高中階段具有深刻數(shù)學(xué)意義的數(shù)論題目本身范圍就是局限的,很容易全部掌握。而對于沒有系統(tǒng)學(xué)過數(shù)論的同學(xué)來說,挑戰(zhàn)這樣的題目意味著在短時間內(nèi)掌握一種新的方法乃至思想,對于考試而言是非常不劃算的。
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