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意味深長的問題倒不一定難-視野

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意味深長的問題倒不一定難-視野

我家住在19樓,相當高,電梯又經常出故障,幸好我腳力很好,可以一口氣走上走下,并不感到吃力。從此以后,19這個數字就同我結下了不解之緣。
  
  下面就來說一個由于我住在19樓而特別對19這個數字“刮目相看”的趣題。
  
  在圖中所示的方框里分別填入從2到19的18個自然數,既不能重復,也不準遺漏,要求任何兩個相鄰數字之和均為平方數。
  
  凡是初次接觸到本題的人都不免倒吸一口冷氣,即使不公開表態,心里也不免發憷,認為題目的要求未免太高了,恐怕很難做出來。
  
  解題者信心不足,有打退堂鼓的意思,這也在情理之中,并不奇怪。
  
  近年來,解題方法的研究蔚然成風,這是一個很好的開始。拿本題來說,找到最小的自然數2,自然可以將它作為一個著力點。由于2+7=9,2+14=16,而9與16又都是平方數,因而可以建立起一個初步的關系鏈:
  
  下一步是順藤摸瓜,對于最左端的7來說,可以同它連接的數只可能有兩個,即9和18(7+9=16,7+18=25,16和25都是平方數),從而得出了這個擴充之后的關系鏈:
  
  另外,還容易看出,在9的左端,尚可添加一個符合條件的自然數16(9+16=25),此時,關系鏈進一步擴充為這樣的形狀:
  
  但此時,左面已經發展到了山窮水盡的地步,我們只好轉變方針,到右面去繼續作戰。
  
  真是天公作美,右方戰線的發展竟是出乎意料地順利,遠非始料所及。一步一個腳印,很快就形成了一條滿足題目要求的長鏈:
  
  “船到橋頭自然直”,題目基本上做完了。由于“一字長蛇陣”的形狀比較難看,數學史上有過一個很著名的“哥尼斯堡七橋”問題,經過瑞士大數學家歐拉的研究,通過拓撲變換之后,可以變成“一筆畫”問題來研究。在這里,我們也可以采用“拓撲變換”的手段,將它改造成以下的圖形:
  
  此題覆蓋了從2到19的所有18個自然數,不重不漏,一網打盡,可是涉及的平方數搞來搞去卻只有4個:9、16、25、36,而且頭尾兩個數用得也不多,翻來覆去,大顯身手的只有16和25,難怪此題解出之后,許多人都夸它意味深長,無法復制。

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