问题 解答题

给出如下n个平方数:12,22,…,n2,规定可以在其中的每个数前任意添上“+”号或“-”号,所得的代数和记为L.

(1)当n=8时,试设计一种可行方案使得|L|最小;

(2)当n=2005时,试设计一种可行方案使得|L|最小.

答案

(1)当L=12-22-32+42-52+62+72-82=0

或L=-12+22+32-42+52-62-72+82=0时,|L|最小且最小值为0;

(2)当n=2005时,

①∵给定的2005个数中有1003个奇数,

∴不管如何添置“+”和“-”号,其代数和总为奇数,

∴所求的最终代数和大于等于1.

于是我们寻求最终代数和等于1的可行方案.

②∵k2-(k+1)2-(k+2)2+(k+3)3=4,-k2+(k+1)2+(k+2)2-(k+3)3=-4,

∴对于8个连续正整数的平方数总可以使得它们的代数和为0;

③若对62,72,…,20052,根据①每连续8个一组适当添加“+”和“-”号,使每组的代数和为0,然后对12,22,…,52进而设计,但无论如何设计,均无法使它们的代数和为1.

④在对12,22,…,52的设计过程中,有一种方案:-12+22-32+42-52=-15,

又由①知4个连续正整数的平方数总可以使得它们的代数和为4,

∴16个连续正整数的平方数总可以使得它们的代数和为16.

综上,可行方案为:

首先对222,232,…,20052,根据①每连续8个一组适当添加“+”和“-”号,使每组的代数和为0;其次对62,72,…,212,根据③适当添加“+”和“-”号,使每组的代数和为16;最后对12,22,…,52作-12+22-32+42-52=-15设置,便可以使得给定的2005个数的代数和为1,即|L|最小.

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