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第3题

设整数 n>3n>3。从集合 {1,2,…,n}\{1,2,\ldots,n\} 中选取三个数,每个数使用一次,利用加法、乘法和括号写出所有可能的表达式。(a) 证明:若三个选数都大于 n/2n/2,则所得各值两两不同。(b) 设 pp 是满足 p≤np\le \sqrt{n} 的素数。证明最小选数为 pp 且表达式的值不全相异的选法数,恰好等于 p−1p-1 的正因数个数。
第 2/7 步:将表达式排列成两条递增链
x+y+z<z+xy<y+zx<x+yz,(y+z)x<(x+z)y<(x+y)z<xyzx+y+z<z+xy<y+zx<x+yz,\qquad (y+z)x<(x+z)y<(x+y)z<xyz
详细分析

对 1<m<n1<m<n 且 t>1t>1,使用 mn>m+nmn>m+n、tn+m−(tm+n)=(t−1)(n−m)>0tn+m-(tm+n)=(t-1)(n-m)>0 以及 (t+m)n−(t+n)m=t(n−m)>0(t+m)n-(t+n)m=t(n-m)>0。将这些不等式应用于 x<y<zx<y<z,即可得到所列两条递增链。