B1-017  對任意非空實數集S，令σ(S)為S的元素之和．已知n個正整數的集A，考慮S跑遍A的非空子集時，所有不同和σ(S)的集．證明這些和可以分為n類，每一類中最大的和與最小的和的比不超過2．

【題說】 第二十五屆(1996年)美國數學奧林匹克題2

【解】設A={a₁，a₂，…，a_n}，a₁＜a₂＜…＜a_n．令f_j=a₁+a₂+…a_j，e_j=max{a_j，f_j-1}｝，則f_j=f_j-1+a_j≤2e_j(1≤j≤n)．

每個和a_i1+a_i2+…+a_it，i₁＜i₂＜…＜i_t，必在某個區間(f_j-1，f_j]中．因為

a_i1+a_i2+a_it＞f_j-1=a₁+a₂+…a_j-1

所以

i_t≥j

從而

a_i1+a_i2+…+a_it≥a_j

于是a_i1+a_i2+…+a_it∈[e_j，f_j]．

這樣σ(S)被分為n個類，在e_j與f_j之間的和為第j類(1≤j≤n)，f_j本身在第j類，而e_j=f_j-1時，e_j不在第j類；e_j＞f_j-1時，e_j在第j類．每一類中最大的和與最小的和的比不超過2．

B1-018  設S={1，2，3，4)，n項的數列：a₁，a₂，…，a_n有下列性質，對于S的任何一個非空子集B(B的元素個數記為｜B｜)，在該數列中有相鄰的｜B｜項恰好組成集合B．求n的最小值．

【題說】1997年愛朋思杯――上海市賽決賽題3．

【解】n的最小值為8．

首先證明S中的每個數在數列a₁，a₂，…，a_n中至少出現2次．事實上，若S中的某個數在這個數列中只出現1次，由于含這個數的二元子集共有3個，但在數列中含這個數的相鄰兩項至多只有兩種取法，因而3個含這個數的二元子集不可能都在數列相鄰兩項中出現．

由此可見n≥8．

另一方面，8項數列：3，1，2，3，4，1，2，4滿足條件，因此，所求最小值為8．

B1-019  求兩個正整數m與n之間(m＜n)，一切分母為3的既約分數的和．

【題說】1962年成都市賽高三二試題1．

3(n-m)+1

項．其和

但其中整數項的和

故所求之和

S=S₁-S₂=n²-m²

B1-020  證明cos10°是無理數．

【題說】1963年合肥市賽高二二試題3．

【證】利用公式cos3x=4cos³x-3cosx，可得

cos30°=4cos³10°-3cos10°

                                                                                                           (1)

即

若cos10°是一個有理數，則(1)右端為有理數，而左端是一個無理數，矛盾，故cos10°為無理數．

B1-021  求出所有四元實數組(x₁，x₂，x₃，x₄)，使其中任一個數與其余三數積的和等于2．

【題說】第七屆(1965年)國際數學奧林匹克題4．本題由原蘇聯提供．

【解】設x₁x₂x₃x₄=d，則

顯然d≤1．有以下五種情況：

所以 d=1，x₁=x₂=x₃=x₄=1．

所以d=1，x₁=x₂=x₃=x₄=1．