提起國際中學生奧數競賽IMO,令人聯想到立誌於“爬藤”的學子們,從每年十萬之眾的AMC大賽,打入四五千人的AIME,再晉級至數百人的AMO。一路過關斬將,直到僅有六個正式位子的國家隊,才有機會拿獎牌。。。雖然對於絕大多數人來說,這一切遙不可及。但並不妨礙我們成年人,把IMO競賽中有趣的題目,當成工作之外的消遣,或者預防腦力衰退的娛樂。
比如,剛結束的2021國際奧數競賽第一題,就十分有意思:隨機地把一係列整數分成兩堆,如何才能證明,在其中一堆裏必有兩個數字,可以相加配成一個完全平方?采用通常雙雙配對的思路,很難得出正確的結論。但按照當今“多重性別”的新概念,從“兩人世界”擴展到“三角戀”,就很容易得到答案:找出3個數字,使之兩兩相加都等於平方數即可。這樣一來,總能在其中一堆裏找到2或3個完成配對。類似地,還有第五題:2021個數字排成一個圈。利用簡單的圖形,沿著圓圈作標記,立馬可得線索。比糾結於數字要省事得多。
當然,私底下獨立地做出奧數解答,不會獲得什麽獎勵,甚至沒人喝彩。但年少處於文革中,沒有這樣的機會,老來自娛一番,不亦樂乎。尤其是,做出兩題之後,興趣陡增。又乘勢攻克了疑似蛋筒冰淇淋的幾何題,在仔細畫圖,並且加上了所有可能的輔助線之後(見附圖)。此時,距離“金牌”要求,即完成總共6題中的3.5題,隻剩最後一題了。然而麻煩也來了:該題看起來不難,卻消耗了遠超規定的90分鍾時間,而且隻能證明到“一半”的題目預設。不得已,拿出平時做科研的手段,以具體數值作例子。結果卻發現,似乎題目出得不妥。恰在此時,網上“標準答案”剛出,看來也有問題。
讀到這裏,各位一定會覺得是筆者搞錯了。堂堂國際奧數,怎麽可能。。。但,說是運氣也好,碰巧也罷,“標準答案”作者認同了筆者的觀點,題目確實不妥,並且點讚了筆者的挑戰。。。
其實,這次由老同學群裏挑起的奧數題,並非頭一回引人入勝。就在恢複高考後的第一個暑假中,“參考消息”登載了一個更為有趣的78年國際奧數題:1978的m次方與n次方,末三位相同,求最小m+n。聽說當年蘇步青在上海中學教師大會上詢問,居然沒人做得出。正值暑假晚上乘涼,在陽台上閉目思考許久後得出了結果:106。欣喜之下,告訴了中學數學老師。同樣的答案,直到半年後,由某大學,通過電腦計算才得,並且登滿了幾乎半版科技報。而筆者的答案,才幾行字。因為,一開始就找到了竅門:把1978換成2000-22,一個4位數問題,簡化成了2位數。。。
回首當年,正是這種解題的機遇,與練習,使得筆者能在學生時代,從中國到美國大大小小的各種考試中,僥幸勝出。也以此在母校為李政道的CUSPEA考試集訓,立下過汗馬功勞。更成為在科研領域,攻克懸而未決難題的動力。
看來,所謂人生幾大樂趣:音樂,旅遊,美食,美女,,,還應該加上趣味數學題。
IMO 2021, #4, 設小圓Γ 的圓心為I. 凸四邊形ABCD 滿足: 線段AB, BC, CD 和DA 都與Γ 相切. 設大圓Ω是三角形AIC 的外接圓. BA 往A 方向的延長線交Ω 於點X, BC 往C 方向的延長線交Ω 於點Z, AD 往D 方向的延長線交Ω 於點Y , CD 往D 方向的延長線交Ω 於點T. 證明:AD + DT + TX + XA = CD + DY + Y Z + ZC.
(隻需用到圓內接四邊形性質,及直角三角形正切定義等)