兩天的休整與適應期轉瞬即逝。
IMO的正式考試,拉開了帷幕。
考試分為兩天,每天上午八點半到下午一點,持續四個半小時,解答三道題。兩天六題,總計九個小時。
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第一天的考場,氣氛肅穆得如同古代的祭典。
當試捲髮到手中時,徐辰深吸一口氣,迅速進入了狀態。
前三道題,難度梯度分明。
第一題是幾何,第二題是代數,第三題是數論。雖然每道題都充滿了精巧的陷阱,但對於徐辰這種級別的選手而言,都在「射程範圍」之內。
他下筆如飛,各種定理、引理信手拈來,解題過程簡潔而優雅。
四個半小時的考試,他隻用了不到三個小時,便完成了全部解答,並檢查了兩遍。
當他放下筆時,抬頭環視了一圈考場。
不遠處美國隊的林逸軒,同樣是一副氣定神閒的模樣,顯然也已完成。
另一側,韓國隊的樸俊熙眉頭緊鎖,似乎在某個細節上卡住了,但看他草稿紙上清晰的邏輯鏈,攻克也隻是時間問題。
第一天的考試,波瀾不驚。
各國頂尖高手,幾乎是齊頭並進,比分膠著。這更像是一場「資格賽」,將那些實力稍遜的選手篩選出去,為第二天的終極對決,鋪平了道路。
……
第二天,決戰之日。
上午八點半,當考生們再次走進考場時,空氣中的緊張感,比昨天濃烈了十倍不止。
第四題,組合。
第五題,函式方程。
難度,比第一天陡然提升了一個台階。
徐辰明顯感覺到,自己的解題速度慢了下來。這兩道題,不再是單純的技巧應用,而是需要更深層次的構造性思維。
他花了整整三個小時,才將這兩道題徹底拿下。
當他完成第五題時,抬頭看了一眼牆上的時鐘。
十一點半。
距離考試結束,還有一個半小時。
他揉了揉有些發酸的手腕,目光不經意地掃過考場。
不遠處的美國隊方向,那個被譽為「下一個陶哲軒」的華裔天才林逸軒,幾乎在同一時間放下了筆,臉上帶著一貫的桀驁與自信。他甚至還朝著徐辰的方向,投來了一個挑釁的眼神,彷彿在說:「你也不過如此。」
徐辰心中毫無波瀾,甚至有點想笑。
【這傢夥……勝負欲還挺強。】
他內心吐槽了一句,收回目光。
前五道題,雖然難度層層遞進,充滿了各種巧妙的陷阱,但對於他和林逸軒這種級別的選手來說,都還在「已知武器庫」的射程之內。無非是比誰的思路更快,計算更穩。
從時間上看,兩人幾乎是齊頭並進,不分伯仲。
真正的決戰,是最後的那道題。
徐辰的目光,落向了那道題。
然後,他的瞳孔,微微一縮。
【第6題:設 a, b為正整數,使得(ab 1)|(a² b²)。求證:(a² b²)/(ab 1)的值是一個完全平方數。】
題乾,短得令人髮指。
徐辰的瞳孔,微微一縮。這個題目不在他的創新解法題庫中。
徐辰的第一反應,和在場的所有頂尖高手一樣,立刻嘗試用最常規的武器去攻擊這道題的「城門」。
【設(a² b²)/(ab 1)= k。嘗試分析 k的性質。】
【從整除關係入手?(ab 1)|(a² b²)。利用 a²≡(-1/b)²(mod ab 1)?】
【不行,分母中含有 b,無法消去。】
【嘗試放縮?不妨設 a≥ b。則 k =(a² b²)/(ab 1)<(a² a²)/ab = 2a/b。】
【這個界太鬆了,得不到任何有用資訊。】
【反證法?假設 k不是完全平方數。然後呢?如何從這個假設,推匯出矛盾?】
【k的取值範圍太廣,無法進行有效的分類討論。】
一瞬間,數種常規的數論武器,在他腦海中輪番上陣,卻又被那看似簡單的題麵,一一輕鬆化解。
徐辰感覺自己的思路,撞上了一堵無形卻又堅不可摧的牆。
這道題,就像一個外表光滑如鏡的完美球體,找不到任何可以下手的縫隙。
它拒絕了所有常規的分析工具,彷彿在用一種高傲的姿態,嘲笑著所有試圖用「技巧」來征服它的挑戰者。
【有點意思……出題委員會這幫老頭子,有點東西。】
徐辰的腦海中,瞬間閃過了李振華教授在集訓隊最後一次動員會上,那段凝重無比的講話。
「孩子們,你們要記住,IMO的賽場上,有一種題目,它存在的目的,不是為了讓你們解答,而是為了區分『天才』與『鬼才』。」
「歷史上,這種情況出現過一次。1988年,羅馬尼亞IMO,第六題。」
「最終,隻有11人拿到了滿分。」
「這十一人中,走出了一位後來的菲爾茲獎得主——吳寶珠。」
「而被這道題攔在門外的,同樣星光熠熠。就連那位被公認為幾十年一遇的天才——陶哲軒,在那屆IMO上,其他五道題全部滿分,卻在這道傳奇第六題上,僅僅拿到了可憐的1分。」
「甚至,就連當年的IMO議題委員會,以及四位頂級的數論專家,都冇能在六個小時的限製時間內,完整地解出這道題。」
徐辰的內心,忍不住道。
【所以,今年這幫老頭子,是打算復刻一次傳奇,再造一個神話?】
……
絕境,並非他一人。
前排的詹姆斯·林,早已冇有了昨日的從容。他煩躁地抓著自己的頭髮,麵前的草稿紙已經堆起了厚厚一摞,上麵畫滿了各種混亂的符號和被劃掉的推演。他的臉上,第一次出現了那種屬於凡人的、無計可施的挫敗感。
韓國隊的樸俊熙,麵色凝重如鐵。他緊緊地抿著嘴唇,筆尖在紙上懸停了許久,卻遲遲無法落下。
就連被認為最擅長組合難題的中國隊其他隊員,此刻也都是一籌莫展,或低頭沉思,或望著天花板,徒勞地尋找著那不存在的靈感。
整個考場,彷彿成了一座巨大的、無聲的絞肉機。
……
【冷靜……冷靜……】
徐辰閉上眼睛,強迫自己進入深度思考狀態。
【常規方法走不通,說明這道題的本質,必然隱藏在一個極深的、非常規的數學結構之下。】
【該使用專注膠囊了。】
徐辰心中默唸。之前獎勵的5顆膠囊,現在隻剩2顆了。每一次都是在最關鍵的時刻使用,效果斐然。
一股清涼的感覺,瞬間湧入大腦。外界的一切嘈雜都消失了,他的思維,變得前所未有的清晰和敏銳。
徐辰此時已進入專注思考狀態。
【常規方法走不通,說明這道題的本質,必然隱藏在一個極深的、非常規的數學結構之下。】
【(a² b²)/(ab 1)= k,其中k為正整數。】
【a²-(kb)a (b²- k)= 0。】
【這是一個關於a的二次方程。如果(a, b)是一組解,那麼根據韋達定理,必然存在另一個解 a'= kb - a。】
【這個思路,就是韋達跳躍的核心。但問題是,如何證明 k必須是完全平方數?】
他的大腦,在這一刻,以一種超越極限的速度運轉起來。
無數的數學定理、公理、性質,在他腦海中如同星辰般閃爍、碰撞、重組。
突然,一個極其冷門、甚至在他龐大的知識庫中都隻占據了一個微不足道角落的定理,如同流星般,劃破了所有的迷霧。
【費馬的無窮遞降法!】
【不,不對,是它的一個變種——在丟番圖方程解集結構中的應用!】
一個大膽到近乎瘋狂的念頭,在他心中升起。
【如果,我能證明,對於任意一個非平方數的k,這個方程的解集,可以通過韋達跳躍,構造出一個無限遞降的正整數序列……】
【而正整數序列,是不可能無限遞降的!這就匯出了矛盾!】
找到了!
那條通往終點的、唯一的光!
徐辰猛地睜開眼,眼神中爆發出前所未有的璀璨光芒。
他拿起筆,冇有再進行任何試探性的計算。
他的筆尖,在答題紙上,寫下了一行如同詩歌般凝練的文字。
【解:設(a² b²)/(ab 1)= k。不妨設k不是一個完全平方數。】
【在所有滿足該方程的正整數解(a, b)中,取 a b最小的一組解,且a≥b。】
【考慮關於x的二次方程 x²-(kb)x (b²- k)= 0。】
【顯然,a是該方程的一個正整數根。設另一根為a'。】
【由韋達定理,a a'= kb, a * a'= b²- k。】
【易證 a'是一個整數,且 a'=(b²-k)/a < b。若a'>0,則(a', b)是方程另一組正整數解,且 a' b < a b,與a b的最小性矛盾。】
【若a'=0,則b²=k,與k不是完全平方數矛盾。】
【若a'<0……】
一步,兩步,三步……
邏輯的鏈條,環環相扣,無懈可擊。
他冇有用任何複雜的運算,僅僅利用了反證法、最小數原理和韋達定理這三個最基礎的數學工具,便將整個問題,引入了一個必然會產生矛盾的邏輯閉環!
最終,他寫下了結論。
【……綜上,假設不成立。故k必為一個完全平方數。】
【證畢。】
當最後一個句號落下時,距離考試結束,還有十分鐘。
他放下筆,長長地舒了一口氣,靠在了椅背上。
【內心OS:搞定,收工。】