问题 解答题
已知集合A=a1,a2,a3,…,an,其中ai∈R(1≤i≤n,n>2),l(A)表示和ai+aj(1≤i<j≤n)中所有不同值的个数.
(Ⅰ)设集合P=2,4,6,8,Q=2,4,8,16,分别求l(P)和l(Q);
(Ⅱ)若集合A=2,4,8,…,2n,求证:l(A)=
n(n-1)
2

(Ⅲ)l(A)是否存在最小值?若存在,求出这个最小值;若不存在,请说明理由?
答案

(Ⅰ)根据题中的定义可知:由2+4=6,2+6=8,2+8=10,4+6=10,4+8=12,6+8=14,得l(P)=5.

由2+4=6,2+8=10,2+16=18,4+8=12,4+16=20,8+16=24,得l(Q)=6.(5分)

(Ⅱ)证明:因为ai+aj(1≤i<j≤n)最多有

C2n
=
n(n-1)
2
个值,所以l(A)≤
n(n-1)
2

又集合A=2,4,8,,2n,任取ai+aj,ak+al(1≤i<j≤n,1≤k<l≤n),

当j≠l时,不妨设j<l,则ai+aj<2aj=2j+1≤al<ak+al

即ai+aj≠ak+al.当j=l,i≠k时,ai+aj≠ak+al

因此,当且仅当i=k,j=l时,ai+aj=ak+al

即所有ai+aj(1≤i<j≤n)的值两两不同,

所以l(A)=

n(n-1)
2
.(9分)

(Ⅲ)l(A)存在最小值,且最小值为2n-3.

不妨设a1<a2<a3<…<an,可得a1+a2<a1+a3<…<a1+an<a2+an<…<an-1+an

所以ai+aj(1≤i<j≤n)中至少有2n-3个不同的数,即l(A)≥2n-3.

事实上,设a1,a2,a3,,an成等差数列,

考虑ai+aj(1≤i<j≤n),根据等差数列的性质,

当i+j≤n时,ai+aj=a1+ai+j-1

当i+j>n时,ai+aj=ai+j-n+an

因此每个和ai+aj(1≤i<j≤n)等于a1+ak(2≤k≤n)中的一个,

或者等于al+an(2≤l≤n-1)中的一个.

所以对这样的A,l(A)=2n-3,所以l(A)的最小值为2n-3.(13分)

判断题
单项选择题