1986 AIME 第 12 题
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12.
定义一组数的和为其中所有元素之和。设 是一个正整数集合,其中每个数都不大于 。假设 中任意两个不相交的子集都没有相同的和。具有这些性质的集合 的最大可能元素和是多少?
Let the sum of a set of numbers be the sum of its elements. Let be a set of positive integers, none greater than Suppose no two disjoint subsets of have the same sum. What is the largest sum a set with these properties can have?
小提示:
若 有六个元素,将其 个子集和的方差与 个连续整数的方差比较
If had six elements, compare the variance of its subset sums with that of consecutive integers
大提示:
限定 的大小后,检查元素和超过候选值的五元子集
After bounding the size of inspect the five-element subsets whose sums exceed the candidate
解答:
首先, 至多有五个元素。若它有六个元素 ,则其 个子集和必须全都不同:如果两个子集和相等,消去它们的公共元素后,就会违反题设条件。
等概率随机选取一个子集,并令 为其元素和。则 另一方面, 等概率取 个不同的整数。 个不同整数在它们连续时方差最小,该方差为 矛盾。
至多含四个元素的集合,其元素和至多为 。 中元素和至少为 的五元子集只有七个。以下相等的和说明它们都不符合条件:
:。:。:。
:。:。
:。:。
因此答案至多为 。
集合 可达到 。它的 个子集和依次为 且全都不同。如果任意两个子集的和相等,删除它们的交集后,就会得到两个不相交且和相等的子集,因此这验证了所需性质。
First, has at most five elements. If it had six elements then its subset sums would all be distinct: equality between two subset sums, after cancelling their common elements, would violate the given condition.
Choose a subset uniformly at random and let be its sum. Then On the other hand, is uniform on distinct integers. The least possible variance for distinct integers occurs when they are consecutive, and is a contradiction.
A set with at most four elements has sum at most There are only seven five-element subsets of whose sums are at least Each fails, as witnessed by the following equal sums:
Thus the answer is at most
The set attains Its subset sums, in order, are all distinct. Equal sums from arbitrary subsets would, after deleting their intersection, give equal sums from disjoint subsets, so this verifies the required property.
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