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{原创}数列具有遍历性的一个命题

(2008-01-27 19:56:18)
标签:

教育

分类: 几何
 数列具有遍历性的一个命题

撰文/大罕


    定义1:如果数列Bn=(b1,b2,…,bn) (n≥3,bi 是正整数)是一个对模n的简化剩余系,即Bn各项被n除的余数恰是0,1,2, …,n-1的一个全排列,就称数列Bn具有遍历性.
    定义2:数列Bn每相邻两项之差组成的数列称为数列Bn的生成数列,记为Rn-1=(r1,r2,…,rn-1)(其中ri=bi+1-bi).

  显然,数列Bn与其生成数列Rn-1之间有如下关系:
      bj-bk =∑[1≤i≤j-k]r (其中1≤k<j≤n)

  问题:当n为不小于4的偶数时,生成数列
      Rn-1=(n/2-1, n/2-1, …, n/2-1, n/2, n/2+1, n/2+1, …, n/2+1)
  (注:此数列的前n/2-1项为n/2-1,中间一项为n/2,后n/2-1项为n/2+1)
所确定的数列Bn具有遍历性.

 

以下是我的证明:

 

  证明:分三种情况加以证明bj≡bk (mod n)是不可能的,均用反证法.

  ⑴当1≤k<j≤n/2时,假设bj≡bk (mod n),则

        bj-bk =∑[1≤i≤j-k]n/2-1)=(j-k)( n/2-1)≡0(mod n),

   先证明( n/2-1n)=1,即( n/2-1)n互质,

   假设( n/2-1n)=d (d>1),即( n/2-1)n有公约数d

   d| nd| (n/2-1)

  n=2tpxpypz,则n/2-12t-1pxpypz1

  d| n 知,d2t´px´py´pz´(其中t´<tx´≤ xy´≤ y,…,z´≤z,且均为正整数,)

   再由d| (n/2-1) 知,d2t´px´py´pz´|(2t-1pxpypz1),这显然是不可能的!所以( n/2-1n)=1获证.

  (j-k)( n/2-1)≡0(mod n)和 ( n/2-1n)=1可知,

        n| (j-k),但由1≤k<j≤n/2得1≤j-k<( n/2-1)

  ( n/2-1)<n,从而说明n| (j-k)是不可能的.证毕.

   ⑵当n/2<k<j≤n时,假设bj≡bk (mod n),则

        bj-bk =(j-k)(n/2+1)≡0(mod n),

   用类似⑴的方法,可证明这也是不可能的.

   ⑶当1≤k≤n/2<j≤n时,假设bj≡bk (mod n),则

        bj-bk =∑[1≤k≤j-k]ri

       =(n/2-k)(n/2-1)+n/2++(j-n/2-1)(n/2+1)

    ≡(n/2)(j-k)+(j+k-1)

    ≡0 (mod n),                        

  当j-k为偶数时,

      bj-bk≡(n/2)(j-k)+(j+k-1)

     ≡j+k-1

     ≡0 (mod n),

   这说明n|j+k-1,但n是偶数而j+k-1是奇数,所以这是不可能的;

   当j-k为奇数时,令j-k=2q-1(q=1,2,…,n/2),则

        bj-bk≡(n/2)(2q-1)+(j+k-1)

     ≡j+k-1-n/2

     ≡0 (mod n),

   这说明n|j+k-1-n/2,但0<j+k-1-n/2≤n-1<n,所以这也是不可能的.

   综上所述,当1≤k<j≤n时, bj≡bk (mod n)是不可能的,即数列Bn具有遍历性.

 

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