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第5题

黑板上写有方程 (x−1)(x−2)⋯(x−2016)=(x−1)(x−2)⋯(x−2016)(x-1)(x-2)\cdots(x-2016)=(x-1)(x-2)\cdots(x-2016),两边各有 20162016 个一次因子。求最小的 kk,使得可以恰好擦去这 40324032 个一次因子中的 kk 个,令两边各至少保留一个因子,且所得方程没有实数解。
第 3/6 步:情形一和情形二:整数点,以及靠近区块的点
通俗地说

在这 20162016 个整数点处,恰好有一边为零;在某个区块内部,左边恰好有一个因子变为负数,而右边的每个因子都保持正数。

x=1,…,2016: one side 0, other side ≠04k+1<x<4k+2 or 4k+3<x<4k+4: LHS<0<RHSx=1,\dots,2016:\ \text{one side }0,\ \text{other side }\ne0 \qquad 4k{+}1{<}x{<}4k{+}2 \text{ or } 4k{+}3{<}x{<}4k{+}4:\ \text{LHS}<0<\text{RHS}
详细分析

情形一:若 x∈{1,…,2016}x\in\{1,\dots,2016\},则 xx 会使某一边残留的因子之一为零(因为该范围内每个整数恰好在幸存的因子中出现一次,或在左边或在右边),而另一边没有任何因子为零;因此两边不相等。情形二:若对某个 k∈{0,…,503}k\in\{0,\dots,503\} 有 4k+1<x<4k+24k+1<x<4k+2 或 4k+3<x<4k+44k+3<x<4k+4,则对区块 j=kj=k,乘积 (x−4k−1)(x−4k−4)(x-4k-1)(x-4k-4) 为负(一个因子为正,一个为负),而对其余每个区块 j≠kj\ne k,乘积 (x−4j−1)(x−4j−4)(x-4j-1)(x-4j-4) 均为正;所以左边为负。同时右边的每个因子 (x−4j−2)(x−4j−3)(x-4j-2)(x-4j-3) 都是两个同号数的乘积(对两个子区间都可直接验证),因而为正;所以右边为正。负数不可能等于正数。