方陣問題1----全國高中數學聯賽題目

方陣問題1----全國高中數學聯賽題目

題目

n×nn≥4)的一張空白方格表,在它的每一個方格內任意的填入+1與-1這兩個數中的一個,現將表內n個兩兩既不同行(橫)又不同列(豎)的方格中的數的乘積稱為一個基本項.試證明:按上述方式所填成的每一個方格表,它的全部基本項之和總能被4整除(即總能表示成4k的形式,其中k∈Z).

證明:假設方格中已經填好了+1,或者-1,一個基本項必然是1,2,…,n行各取一個,現在取一個基本項,其第1個數可以從n行中任意選取,第2個則從餘下的n-1行中任意選取,。。。。,故不同的基本項總計有n!,考慮到題設n>3,則n!必然是4的倍數,設為4m,其中m是整數。對任意位置的方格aij

,由於含有aij的基本項的其餘n-1個數是從除去第i行,第j列的餘下的子(n-1)x(n-1)子方格表取一個基本項得來的,所以總計有(n-1)!個基本項包含有aij。這意味著如果將所有基本項相乘,實際可看作每個aij

自乘了(n-1)!次後,再互相乘起來,由於n>3,(n-1)!是偶數,也就是說,全部基本項的乘積為+1,這意味著乘積為-1的基本項項數是個偶數,設基本項乘積為-1的項數是2l,l是整數,則乘積為1的基本項項數是4m-2l。對於基本項之總和來說,每個為+1的基本項貢獻一個1,而每個為-1的項目貢獻為-1,故全部基本項之和為4m-2l-2l=4(m-l),即為4的倍數,能被4整除。


分享到:


相關文章: