一走进教室,肃穆的感觉便扑面而来。
饶是身经百战的陈辉,在这种氛围下,都有些微的紧张。
跟参加巴巴里阿数学竞赛是截然不同的两种感觉。
不过轻微的紧张反而能够激发潜力,让考生们有更好的发挥,这也是很多同学考试比平时分数更高的原因。
CMO考试分为两天,10号和11号,每天上午八点开始,持续四个半小时,下午和晚上是自由活动时间。
拿到试卷,只有三道题。
CMO的赛制跟IMO是一样的,都是一天三道题,每天四个半小时的答题时间,总共六道题,只是CMO每道题分数是21,IMO每道题分数是7分。
扫了一眼三道题目,确认没有什么问题后,陈辉才仔细审第一题。
【某次运动会相继开了n天(n>1),共发出m枚奖牌,第一天发出奖牌1枚,和余下m-1枚的1/7,第二天发出两枚,和余下的1/7,依次类推,最后在第n天发出n枚奖牌,而没有剩下奖牌,问这次运动会开了几天?共发了几枚奖牌?】
“欧拉遗产问题?”
看到题目的瞬间,陈辉不仅得出了答案,还找到了这道题的祖宗。
欧拉遗产问题是说,有一位富豪,在他临终时,给自己儿子指定了特别的遗产分配方式,第一个儿子先取一百金币,然后取剩下金币的1/10,第二个儿子取200金币,然后取剩下的1/10,依次类推,最后每个儿子拿到的金币一样多,问,富豪总共有几个儿子,富豪的遗产有多少金币。
这个问题很有趣,是一道代数的经典问题,但通常适合小学高年级的朋友来练习。
这道题解法也很多,最简单的就是设富豪遗产金币为x,所以第一个孩子得到的金币就是100+(x-100)*0.1=90+0.1x。
第二个孩子得到的金币是200+(x-(90+0.1x)-200)*0.1,而两个孩子获得的遗产相等,自然就能算出X为8100,也就能算出富豪有9个儿子。
当然,这道题还有很多有趣的解法,比如将未知变量设成富豪的儿子数,比如利用等差数列的兴致……
但这道题的难度绝对不会超过小学水平。
CMO上当然不会出现小学难度的题目,所以眼前这道题稍微做了点变形。
题目并没有说每天发出的奖牌数相等,但道理都是相通的,只要上过初中数学,解出这道题就不难。
先假设第K天剩余的奖牌数为rk,那么发出的奖牌mk=k+1/7(rk-k),
那么第K+1天剩余的奖牌数r(k+1)=rk-mk=6/7(rk-k)。
即rk-7/6r(k+1)=k。
所以有r1=m,r1-7/6r2=1……r(n-1)-7/6rn=n-1,rn=n。
等式两边同时乘以(7/6)^(n-2),然后等式两边相加之后就能逐项相消,最后得到m=1+2*6/7+……+n(7/6)^(n-1)。
再使用点小技巧,用m-7/6m就能得到-1/6m=(1+7/6+……+(7/6)^(n-1))-n(7/6)^n,右边式子的左半边部分明显是等比数列,利用公式求和,最后化简,就能得到m=36+(n-6)*(7^n)/6^(n-1)。
一个式子,两个未知数,显然无法求解出具体的值。
但题目说了,n>1,所以n-6必定小于6^(n-1),而7^n和6^(n-1)互素,同时m、n为正整数,所以m不可能有分数部分,那么n就只能等于6,m也就只能是36。
写完答案,总用时不超过两分钟!
不止是陈辉,教室里不少同学都露出了开心的笑容,今年CMO看样子是准备给大家放水了。
陈辉没有笑,虽然那位江城大学的教授给了他许诺,但若是在CMO上发挥不好,他可不确定对方的许诺还算不算数。
从一开始他就知道,这个世界,归根结底还是由他的实力说了算。
看向第二题,
【设A是十进制数4444^4444的各位数字之和,B是A的各位数字之和,求B的各位数字之和】
有点意思的题目,陈辉看完题目,心中的紧张已然完全消失,彻底的投入到了题目之中,他已经做过很多数学题,也参加了许多比赛,一开始他只是为了赚钱,为了改善自己的处境。
但渐渐的,看到有意思的题目,他有些忍不住见猎心喜。
别看他能在阿赛决赛拿到满分,但CMO与阿赛可以说是两个完全不同的赛道,阿赛像是F1方程式赛车,讲究的是用最好的车,以最精妙的技术来夺得冠军。
而CMO是让选手骑山地自行车玩山顶速降。
拿到F1方程式赛车冠军,对于自行车速降并不会有太大的帮助。
这间教室中,刚才还露出笑脸的其他考生们开始皱起眉头。
站在讲台和教室后方的两位监考老师见此,抬头对视一眼,露出了“健康”的笑容。
这次CMO由燕北大学数学院承办,考试规模不小,自然需要数学院的学生来协助,这两位监考老师也都是数学院的研究生。
他们在发卷时就注意到今天的题目了,当时他们就觉得这次的出题老师下手有些重,不过想到自己平时期末考试时欲仙欲死的场景,再看这些小家伙们眉头紧皱的样子,莫名就感觉很开心。
这还只是第二题呢,等到这些小家伙看到第三题,应该会感到更加“惊喜”吧。
他们两个研究生都暂时还没想到要怎么证明那道题呢。
一念及此,两人笑得更加开心起来。
陈辉眉头紧锁了一秒,随后已然舒展。
光看4444^4444自然是看不出什么东西来的,但只要稍微写一个稍大一些的数字,就很容易发现规律。
很显然,在十进制中,任何一个数字n与他的各位数字之和模9是同余的,例如2025%9=(2+0+2+5)%9=0,这很好证明。
只需要将由k位数字组成的n写成n=10^k·dk+……+10^1·d1+10^0·d0这种形式,学过一点二进制的同学很容易就能想到这种表达方式。
然后只需要稍微处理一下,将原式写成n=(10^k-1)dk+dk……+(10^1-1)d1+d1+d0,显然,10^k-1模9等于0,所以n模9,就等于dk+……+d1+d0,上面的结论得证。
有了上面的结论后,很容易就能得出,B的各位数字之和C与B模9同余,C又与4444^4444模9同余,4444^4444%9=(493*9+7)^4444%9=7^(3*1481+1)%9=(7^3)^1481*7%9=(9*38+1)^1481*7%9=7。
而4444^4444<(10^4)^4444=10^17776,当这个数字的每位数都是9时,它的各位数之和能够取到最大值,也就是说A≤9*17776=159984。
在小于159984的数字中,各位数之和最大的是99999,即A的各位数字之和B≤5*9=45。
在小于45的数字中,各位数之和最大的是39,即B的各位数字之和C≤12。
结合最开始得到的条件,C%9=7,那么C就只能是7了!
【你的数学等级由2级72%提升到73%】
写出答案的刹那,眼前再次跳出弹幕。
最近熟练度提升的越来越快了。
陈辉知道,这与刚刚提升的洞察力有很大关系,有点类似得到神器的游戏角色,角色等级很低,但数值已经超模,抬手一挥就是一群怪被秒,经验值蹭蹭上涨,等级自然也会快速提升。
当然,一直以来做题都是提升熟练度很好的途径,尤其是做有一定难度的题目!
陈辉才发现,在参加阿赛时,并没有出现熟练度提升的情况,现在看来,阿赛的题目或许很难,解答需要的知识很精深,需要对数学的某个方向有深入的学习,但巧妙程度,或许还不如CMO。
数学追求的永远都是简洁、优雅!
陈辉看向第三道题的时候,教室后方的钟表的分针才刚刚划过90度,其他同学或是皱眉苦思,或是在草稿纸上忙碌演算。
两位监考老师察觉到他翻页的动静时,都是下意识的迈步想要过去查看,但碍于职责,在教室后面那位同学停下了脚步,任由另一位同学接近陈辉。
经过去年事件,今年阿赛热度本就很高,陈辉又复刻了去年姜圣的道路,更是将阿赛的热度推向另一个高度,所以不少数学专业的学生都至少听说过陈辉。
两位监考老师在陈辉进入考场时,就注意到他了,他们自然好奇,这位在网络上引起巨大争议的小家伙,到底是什么水平。
站在讲台上那位监考老师礼貌的跟同学点头示意,表示领情。
教室末尾的同学笑着回应。
不过讲台上那位监考老师也并没有大步向陈辉走去,那样就显得太过刻意了些,搞不好会被投诉干扰考试。
于是他缓步走下讲台,装作巡视,尽量不发出动静的慢慢向陈辉所在的位置靠近。
【3.在太空中有n个半径相等的球形星球,如果一个星球表面的某个区域不能被其他任何一个星球所看见,我们就称这个区域是“隐秘的”,证明:所有这些“隐秘的角落”的面积之和就等于一个星球的表面积。】
当n=3时,结论是显而易见的,如下图所示,
三个点可以确定一个平面,所以这个问题可以转化到二维平面上来分析,黄色部分就是其他星球看不到的地方,显然,这三个部分区域圆心角之和是三百六十度,符合结论。
但当推广到n个星球时,情况就变得复杂起来。
陈辉却没有停笔,开始在答题纸上画圈圈。
证明:如上图,任意选一个方向定位北极点,则n个星球在这个方向上都会有一个北极点,显然,只有最北边的星球的北极点无法被其他星球看到,其他星球的北极点都会被比他更靠北的星球看到。
此时引入一个参考星球,我们遍历这个星球上的所有点,每次都选一个点作为北极点,那么在这个方向上,只有最北方星球上的点是隐秘点,因此这个参考星球上的每一个点都对应着一个隐秘点,而这个方向上再无其他隐秘点。
所以,遍历完这个参考星球后,所有隐秘点的和,就是这个星球的表面积。
证毕!
这道题并不是常规的数学题目,在陈辉看来,是考察同学们的空间想象能力,这个能力是学习几何和拓扑的基础,比如拓扑中的商空间、闭曲面等。
不巧的是,陈辉的拓扑学得还不错,所以他一眼就看穿了这道题的本质。
直到这时,讲台上那位监考老师还没有来到陈辉身前。
看到陈辉举手,他心中一喜,瞌睡来了有人送枕头,再无顾忌,三步并作两步,来到陈辉身前,“这位同学,请问需要什么帮助吗?”
“你好,我想交卷!”
收拾好文具的陈辉回答道。
在考室里没法看书,而这堂考试的时间是四个半小时,他可不想在这里白白浪费这么多宝贵的时间。
“???”
关一帆满脸茫然,脖子伸长得像只小龙虾般看向陈辉的答题纸。
三道题都写满了!
可是这才多长时间?
关一帆下意识抬头看了看教室后面的钟表,八点十七!
出题组估计,全国各地数学天才需要四个半小时才能完成的题目,你十七分钟就做完了?
两分钟前他才刚看到陈辉翻答题卷,也就是说,这家伙只用了两分钟就做出了第三题?
发生什么事了?
这是魔法吗?!
两分钟做出第一题他能理解,但那可是第三题啊!
看完题目的他都还没有头绪来着。
他可是燕北大学数学系研究生,当年同样也是CMO金牌选手。
能够上燕北大学的,谁还不是个天才?
陈辉不知道这位监考老师在想些什么,拿上文具袋后就起身往教室外走去。
其他同学也都看了过来,不由得暗自摇头,这家伙考试才开始十几分钟就要去上厕所了?
别看四个半小时时间很长,专注答题的话,四个半小时一晃就过了,所以他们都是在进入考室之前就清空了库存,甚至刻意控制饮食,少喝水,就是为了保持好状态,节省更多时间。
能来CMO的都是天才中的天才,如果不在这些细节上下功夫,怎么能超越其他选手?
这个家伙真是太不尊重CMO了!
也怪不得他们会这么想,毕竟考试才开始十几分钟,他们总不能认为这家伙是交卷的吧?
“诶,同学,要考试开始后三十分钟才能交卷!”
直到陈辉走出教室,那位发愣的监考老师才反应过来,对着陈辉的背影大喊到。
“???”