將1、2、3……10這10個整數,按照一定的順序圍成一圈。
問題1:是否存在一種順序,使得相鄰三個數的和的最大值為18。
解:存在,如圖1。
問題2:是否存在一種順序,使得相鄰三個數的和的最大值為16。
解:不存在。
設a1、a2、a3……a10是將1、2、3……10這10個整數的一種環形排列。
則
(a1+a2+a3)+(a2+a3+a4)+(a3+a4+a5)+……+(a9+a10+a1)+(a10+a1+a2)
=3×(a1+a2+a3+……+a10)
=3×(1+2+3+……+10)
=165。
假設相鄰三個數的和的最大值為16,則上式中的和不可能大於160,這與上式中的和為165矛盾。所以假設錯誤。
問題3:是否存在一種順序,使得相鄰三個數的和的最大值為17。
解:要使相鄰三個數的和最大值不超過17,10與9、8、7之間至少要間隔2個數,如圖2,9,8,7三數必須在下方的五個位置中。
不妨假設9在左側,由於9與8之間至少間隔2個數,9與7之間至少間隔1個數。所以9、8、7的位置只有以下5種情況:
情況1:如圖3。
填好1,2以後,6無處安放,如圖4。
情形2:如圖5。
因為6不能與10相鄰,這時6只能與9相鄰,這時1、2既需要與7、8相鄰,又需要與6、9相鄰,不能實現。
情形3:如圖6。
這時6只能放9或者8上面的位置,無論放那裡,5、4沒地方放。
情形4:如圖7。
因為6不能與10相鄰,這時6只能與9相鄰,這時1、2既需要與7、8相鄰,又需要與6、9相鄰,不能實現。
情形5:如圖8。
發展如圖9,這時6無處放。
綜上,相鄰三個數的和的最大值為17是不可能的。
對於問題3,不知道是否有簡明的方法,在此求教方家。
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