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这题出的相当严谨,可谓将欧几里得几何发挥到了极致。
沈奇觉得高中生很难用高中课本上的几何知识求解出∠ψ的正弦值。
而高斯的新几何理论在此无用武之地,J·波尔约的非欧几何论述在此难以引用,罗巴切夫斯基的非欧几何三角学在此形同谬论。
沈奇储备的大量数学知识,在第一道平面几何题上几乎都无法使用。
可以理解为,沈奇的强大法术被某种神秘而古老的诅咒给封印了,他现在能做的就是用最原始的方式去打怪,拿起冷兵器肉搏。
“出这道题的人一定是高手中的高手,他不仅精通中学数学,更加精通本科乃至研究生、博士生的数学知识,他让我非常的不爽,非常的别扭,我自学了那么多大学数学知识,竟难以发挥。”沈奇皱起了眉头,这几个月他经历了好几场数学考试,第一次遭遇难以下笔的困境。
省数学会的副会长五十多岁,毕业于复旦数学系,他踱步在考场中,是众多监考者之一。
复赛考卷的三道题全是副会长一人出的,他想这三道题想了好几天,头发撸掉不少,直到昨天晚上才最终定稿。
副会长悄然走到沈奇身后,静静观望。
“南港二中,沈奇,就是他了,一试考了个满分。”副会长对沈奇这个名字有印象,比较深刻。之所以复赛三道题全部由副会长亲自出题,跟沈奇有一定关系。
“傻眼了吧,小伙子,我亲自出的题,足够烧死你大量脑细胞。”副会长含蓄的笑了笑,沈奇无法下笔的窘境在他的意料之中。
全神贯注于考卷的沈奇并未发现身后站了个中老年大叔,这位大叔正是高手中的高手,让沈奇非常不爽的人。
时间过去了二十分钟,一字未写的沈奇不能再等下去了,他尝试使用九点共圆定理找到突破口。
九点共圆定理又称“费尔巴哈圆”,即三角形三边的中点、三条高的垂足,垂心与各顶点连线的中点这九点共圆。
九点共圆是高中几何的基础知识,高中数学课本上有写。
沈奇正在用最基础、最简单的数学定理,去求解一道无比复杂的几何题。
这是纯粹逻辑推导能力的考验,是对图形观察力的挑战,高深的数学理论在这里不再管用,沈奇能做的就是一步步来,不要心急,莫要慌张,步步为营去挖掘蛛丝马迹,最终找到关键线索,求解出正确答案。
时间过去了四十分钟,沈奇终于取得突破性进展,他在极其繁杂的原图上用铅笔拉出一条欧拉线,他将这条辅助线命名为K1K2。
26个英文字母已全部用完,沈奇只能按排序排到K字头,取K1、K2两点,连接成直线K1K2。
“哟呵!”副会长绕了好几轮,又绕到沈奇身后,他情不自禁的哼了一声,挺意外。
全考场12位选手全部在第一道几何题上遇到障碍,有一半的选手已经放弃了第一道几何题,转战后面两题。但后面两题似乎更难,他们露出生无可恋的绝望表情。
“这小子可以啊,仅耗时40分钟就找了这条欧拉线,观察力和推导力相当不错。”副会长很有兴趣的继续站在沈奇身后,观察中。
沈奇忽然觉得身后袭来一股寒意,他下意识的回头一瞥:“卧槽,有个人!”
“喂,别卧槽了,赶紧答题!”副会长严肃提醒,遂向前走去,假装自己只是路过而已。
第022章 思路不断稳如狗
“哎哟我去,思路断了!”
做数学题就跟写小说一样,思路顺畅一天十更,思路若断十天一更。
沈奇即将破解第一道几何题的关键时刻,被副会长打断了思路。
“这个大叔真的好烦。”沈奇不得不重新梳理思路,这花费了他额外的五分钟时间。
求证过程写满了整张白纸,沈奇终于求出了sinψ的值。
答案令他惊奇,sinψ居然是1/2,这是个30度角。
拿尺一量,貌似是30度。
用罗巴切夫斯基作图法验证,果然是30度。
“我傻,我真的傻……”沈奇意识到一个低级失误,自己被复杂的几何图案所迷惑,正向推导花费了近1个小时的时间。
如果先用罗巴切夫斯基作图法直接算出ψ的度数,再去逆向验证这个ψ角为30度,至少能节约一半的时间。
当然了,罗巴切夫斯基作图法肯定不能在考卷上画,在草稿纸上画图没问题。
有了结论去验证结论,比推导一个未知数要容易一些。
这是一场博弈,出题者与答题者之间的数学游戏。
打仗是最好的练兵,考试是最好的复习。
虽然有系统的辅助,沈奇在难度极高的复赛中对于数学也有了新的认识。
假设与证明之间必然存在一种更深层次的关系,真理或谬论并不像表面看上去那么简单、对立,谬论或许是真理的一个逆推。
沈奇走神了,他想了很多很多,想了好几分钟,看来自己的数学等级还是太低了,很多问题想不明白呀。
“考试时间还有两小时,请各选手抓紧时间答题。”一位监考人员面向全体选手说到。
“两小时,还剩两道题。”沈奇回过神来,进入下一道题的解答。
这份复赛考卷是他做过题目最少的一份,仅有三题。
同时也是难度最高的一份,分值最低的第一道题就花费了沈奇1个小时的时间。
第二题是一道代数题,题面是这样的:
1
1…1
1…2…1
1…3…3…1
1…4…6…4…1
1…5…10…10…5…1
1、请计算出第1024行所有数字之和。(5分)
2、并证明第4201行中的任意一数为分数或负数的情形都适用。(15分)
其实不少高中生都认识这个数字三角形,杨辉三角谁不认识,参加过数联、奥数竞赛的中学生都知道杨辉三角的规律性。
沈奇当然懂这个数字三角形,这个数字三角形在中国叫杨辉三角,在西方叫“帕斯卡三角阵”,分别以中西两位数学家的名字命名。
杨辉三角的规律性不难被观察出来,三角阵中的每个数是其上方紧邻两数之和。
依此类推,沈奇很快算出了第1024行所有数字之和为xxxxx……这是个天文数字,用2的1023次方表达。
第二题的第一小题简直就是送分题,所以分值不高,才5分。
难的是第二小题,分值为15分。
正向推导第4201行中任意一数为分数或负数的情形都适用,这就很让人头疼了,无从下笔啊,根本找不到一丝线索。
沈奇想要逆推,第2小题要求证明的内容,一定是能找到一条公式、定理或推论作为依据的。
“伯努利的排列组合或者是概率论?不对,不像。”
“韦达的三种特殊类型方程展开式?也不是。”
“玩这种纯粹的数字游戏,费马是顶级高手,没错,应该是费马,他跟帕斯卡是好基友,两人经常书信往来,而这题是基于帕斯卡三角阵出的题。”
“费马这家伙一生中提了几百个假设,99%的假设都被后人证明是成立的,他被称为‘业余数学之王’,但我绝不相信费马的数学水平是跟我一样的业余级。”
“头大啊,费马的273个假设,我最多只研究过70个,到底是哪一个呢?是否触及到了我的数学知识盲区?”
沈奇放下圆珠笔,闭目养神,绞尽脑汁想办法。
副会长晃悠晃悠又晃到沈奇身后,他露出得意笑容,心中很满意沈奇现在这种状态:“小伙子,即便你能解出第一题几何题,熟知杨辉三角的规律,那又能如何?我出的第2小题,难度超出你的想象力了吧?”
就在这时,沈奇忽然睁开双目,双目炯炯有神:“我想到了,这是费马的(1+a)推论!他说这个推论肯定是成立的,不必加以证明,但他死后100年,他的法国同胞证明了这个推论。”
思路来了,思路来了啊!
沈奇的灵感如泉水涌出,他拿起圆珠笔,准备解题。
就在即将动笔之时,沈奇莫名感到背后袭来一股寒意,跟刚才一样一样的。
沈奇回头一瞥,非常不高兴:“卧槽,又是你!你又是路过?”
副会长故作镇定:“考场就这么大,我作为监考人员偶尔是会路过的。”说完负手离去。
“大叔你真的很烦诶!”沈奇以最快速度让自己冷静下来,进入第二题第2小题的证明过程中。
十分钟之后,沈奇写出了第2小题的全部证明过程,经费马(1+a)推论验证,这个证明是完全成立的,第4201行中任意一数为分数或负数的情形