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第1题

平面上一条直线若不与 xx 轴、yy 轴、以及直线 x+y=0x+y=0 中任何一条平行,则称其为阳光直线。设 n≥3n\ge3 为给定的整数。求所有非负整数 kk,使得平面上存在 nn 条互不相同的直线,同时满足:对所有满足 a+b≤n+1a+b\le n+1 的正整数 aa、bb,点 (a,b)(a,b) 都在这些直线中的至少一条上;并且这 nn 条直线中恰有 kk 条是阳光直线。
第 6/6 步:再向上归纳:对每个 n 答案都是 k = 0, 1, 3
k∈{0,1,3}k\in\{0,1,3\}
详细分析

根据第二步的归约,把长直线添加到 n=3n=3 时的三种基本构造上,就能对每个 n≥3n\ge3 得到恰好 k=0k=0、k=1k=1 或 k=3k=3 条阳光直线的有效 nn 条直线族,而必要性论证表明 kk 不能取其他值。因此完整答案是 k∈{0,1,3}k\in\{0,1,3\}。