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第1题

对任意由四个互不相同的正整数组成的集合 A={a1,a2,a3,a4}A=\{a_1,a_2,a_3,a_4\},记和 a1+a2+a3+a4a_1+a_2+a_3+a_4 为 sAs_A。设 nAn_A 为满足 1≤i<j≤41\le i<j\le4 且 ai+aja_i+a_j 整除 sAs_A 的数对 (i,j)(i,j) 的个数。求所有使 nAn_A 取到最大可能值的四个互不相同正整数组成的集合 AA。
第 1/5 步:估计最大的两个配对和
通俗地说

含有最大元素的两个和被严格夹在 sA 的一半与 sA 之间,因此都不能整除 sA。

sA2<a2+a4, a3+a4<sA\dfrac{s_A}{2} < a_2+a_4,\ a_3+a_4 < s_A
详细分析

将四数排序为 a1<a2<a3<a4a_1<a_2<a_3<a_4。由 a2>a1a_2>a_1 与 a4>a3a_4>a_3 得 2(a2+a4)>sA2(a_2+a_4)>s_A,由 a3>a1a_3>a_1 与 a4>a2a_4>a_2 得 2(a3+a4)>sA2(a_3+a_4)>s_A;同时 a2+a4a_2+a_4、a3+a4a_3+a_4 显然都小于 sAs_A。严格介于 sA/2s_A/2 与 sAs_A 之间的数不可能整除 sAs_A,故这两个和都不整除 sAs_A,能整除 sAs_A 的只剩四个和 a1+a2, a1+a3, a1+a4, a2+a3a_1+a_2,\ a_1+a_3,\ a_1+a_4,\ a_2+a_3;因此 nA≤4n_A\le4。