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第3题

在正五边形的每个顶点赋予一个整数,使五个数的总和为正。若三个连续顶点上的数为 x,y,zx,y,z 且 y<0y<0,就依次替换为 x+y,−y,z+yx+y,-y,z+y。只要仍有负数就重复操作。问此过程是否必定在有限步后结束?
第 1/4 步:保持正的总和
通俗地说

操作只重新分配所选三个数而不改变其和,因此整体总和保持为正的不变量。

S=x1+x2+x3+x4+x5>0S=x_1+x_2+x_3+x_4+x_5>0
详细分析

将五个数按循环顺序记为 (x1,x2,x3,x4,x5)(x_1,x_2,x_3,x_4,x_5)。每次把 x,y,zx,y,z 换为 x+y,−y,z+yx+y,-y,z+y,其和仍为 x+y+zx+y+z。所以 S=∑i=15xiS=\sum_{i=1}^5x_i 不变且为正。