Math Labs

Bài 1

Với mỗi tập hợp A={a1,a2,a3,a4}A=\{a_1,a_2,a_3,a_4\} gồm bốn số nguyên dương phân biệt, ký hiệu tổng a1+a2+a3+a4a_1+a_2+a_3+a_4 là sAs_A. Gọi nAn_A là số cặp (i,j)(i,j) với 1≤i<j≤41\le i<j\le4 sao cho ai+aja_i+a_j chia hết sAs_A. Hãy tìm tất cả các tập hợp AA gồm bốn số nguyên dương phân biệt đạt giá trị lớn nhất có thể của nAn_A.
Bước 1 trên 5: Chặn hai tổng cặp lớn nhất
Hiểu nôm na

Hai tổng có chứa số lớn nhất bị kẹp chặt giữa nửa của sA và sA, nên không thể chia hết sA.

sA2<a2+a4, a3+a4<sA\dfrac{s_A}{2} < a_2+a_4,\ a_3+a_4 < s_A
Phân tích chi tiết

Sắp xếp bốn số theo thứ tự a1<a2<a3<a4a_1<a_2<a_3<a_4. Từ a2>a1a_2>a_1 và a4>a3a_4>a_3 suy ra 2(a2+a4)>sA2(a_2+a_4)>s_A, còn từ a3>a1a_3>a_1 và a4>a2a_4>a_2 suy ra 2(a3+a4)>sA2(a_3+a_4)>s_A; đồng thời a2+a4a_2+a_4 và a3+a4a_3+a_4 đều nhỏ hơn sAs_A. Một số nằm giữa sA/2s_A/2 và sAs_A không thể là ước của sAs_A, nên hai tổng này không chia hết sAs_A, chỉ còn bốn tổng a1+a2, a1+a3, a1+a4, a2+a3a_1+a_2,\ a_1+a_3,\ a_1+a_4,\ a_2+a_3 có thể là ước của sAs_A; do đó nA≤4n_A\le4.