Kvant

自动生成的粗略译稿,质量较低:可能有错误,语句也不够通顺。之后会被更好的译文取代。 原文 →

56

数量a⊕ba \oplus b、(a⊕b)⊕c(a \oplus b) \oplus c、b⊕cb \oplus c、a⊕(b⊕c)a \oplus (b \oplus c)。从该表可以清楚地看出,等式 (1) 对于任何实数 a,b,ca, b, c 都有效。

因此,我们可以谈论三个实数a⊕b⊕ca \oplus b \oplus c的“和”,定义为a⊕(b⊕c)a \oplus (b \oplus c)或等价地定义为(a⊕b)⊕c(a \oplus b) \oplus c。仔细观察表 1,我们得出结论:a⊕b⊕c=max⁡(a,b,c)a \oplus b \oplus c = \max(a, b, c)。

“乘法”的结合性,即对于任何实 a,b,ca, b, c 等式都有效

(a⊗b)⊗c=a⊗(b⊗c)(a \otimes b) \otimes c = a \otimes (b \otimes c)

或者,相同的是,读者将独立检查等式 min (min⁡(a,b),c)=min⁡(a,min⁡(b,c))(\min(a, b), c) = \min(a, \min(b, c)),就像我们确信“加法”的结合律一样。

现在让我们建立“乘法”相对于“加法”的分配律:

(a⊕b)⊗c=(a⊗c)⊕(b⊗c),(a \oplus b) \otimes c = (a \otimes c) \oplus (b \otimes c),

(2) 可以写成以下形式

min⁡(max⁡(a,b),c)=max⁡(min⁡(a,c),min⁡(b,c))\min(\max(a, b), c) = \max(\min(a, c), \min(b, c)).

为此,编译表 2 就足够了,从中可以清楚地看出,对于任何三个实数 a,b,ca, b, c,等式 (2) 确实成立。

众所周知,对于普通算术运算,加法相对于乘法的分配律并不适用:等式 (ab)+c=(a+c)×(b+c)(ab) + c = (a + c) \times (b + c) 并不适用于所有实数。但对于我们引入的“加法”和“乘法”运算,这种分配性也是成立的:

(a⊗b)⊕c=(a⊕c)⊗(b⊕c).(a \otimes b) \oplus c = (a \oplus c) \otimes (b \oplus c).

通过检查任何实数a,b,ca, b, c的最大值(min⁡(a,b),c)=min⁡(max⁡(a,c),max⁡(b,c))(\min(a, b), c) = \min(\max(a, c), \max(b, c)),读者将确信这一点。

有趣的是,“加法”和“乘法”还具有普通实数算术中未观察到的其他属性:

a⊕a=a,a⊗a=a;a \oplus a = a, a \otimes a = a;

a⊗(a⊕b)=a,a⊕(a⊗b)=a.a \otimes (a \oplus b) = a, a \oplus (a \otimes b) = a.

这些关系直接来自操作⊕\oplus和⊗\otimes的定义。

57

大家都知道,每个实数aa都可以分配一个相反的数,即数−a-a。我们将aa相反的数设为符号aa。例如:2,5‾=−2,5;−V2‾=2;0‾=0\overline{2,5} = -2,5; \overline{-V^2} = \sqrt{2}; \overline{0} = 0。

奇怪的是,“加法”和“乘法”的运算竟然与取相反数的运算有关:

a⊕b‾=a‾⊗b‾;a⊗b‾=a‾⊕b‾\overline{a \oplus b} = \overline{a} \otimes \overline{b}; \overline{a \otimes b} = \overline{a} \oplus \overline{b}

(6)(在一般算术中,这些公式也是不正确的!)。

自己证明这些公式。

总之,尝试自己解决以下问题:

  1. 验证对于 n≥2n \geq 2 任意实数 a1,…,ana_1, \ldots, a_n
    a1⊕…⊕an=max⁡(a1,…,an),a1⊗…⊗an=min⁡(a1,…,an)a_1 \oplus \ldots \oplus a_n = \max(a_1, \ldots, a_n), a_1 \otimes \ldots \otimes a_n = \min(a_1, \ldots, a_n).

  2. 匹配正确吗?
    c⊗(a⊕b)=(c⊗a)⊕(c⊗b),c⊕(a⊗b)=(c⊕a)⊗(c⊕b)?c \otimes (a \oplus b) = (c \otimes a) \oplus (c \otimes b), c \oplus (a \otimes b) = (c \oplus a) \otimes (c \oplus b)?

  3. 证明对于任意实数 a,b,ca, b, c 等式
    min⁡[min⁡(a,c),min⁡(max⁡(a,b),c)]=min⁡(a,c)\min [\min(a, c), \min(\max(a, b), c)] = \min(a, c)并使用操作⊕\oplus和⊗\otimes写入。此后如何才能立即确信其有效性?

  4. 令 a,b,ca, b, c 为任意实数。求一个简单的数量表达式
    min⁡[a,−max⁡(min⁡(a,b),max⁡(a,c))]\min[a, -\max(\min(a, b), \max(a, c))].

  5. 对于任何实数 a,b,ca, b, c 等式为真
    (a⊕b)⊗(a⊕b⊕c)=a⊗[c⊗(c⊕b)]?(a \oplus b) \otimes (a \oplus b \oplus c) = a \otimes [c \otimes (c \oplus b)]?

  6. 是否有可能找到一个实数xx使得
    max⁡[min⁡(a,max⁡(a,b),x)]=b\max [\min(a, \max(a, b), x)] = b?

以下是从 Matematika 杂志的竞赛部分摘取的几个问题。

  1. 有些王国、有些州有好几个城市,而且它们之间的距离成对都不同。一天早上,每个城市都会起飞一架飞机,飞往最近的邻近城市。

任何一个城市都会有不止一架飞机吗?

  1. 证明;如果 a,b,ca, b, c 是三角形的边长,la,lb,lcl_a, l_b, l_c 是内角平分线的长度,那么
    laa+lbb+lcc≤p22S\frac{l_a}{a} + \frac{l_b}{b} + \frac{l_c}{c} \leq \frac{p^2}{2S}

其中pp是半周长,SS是三角形的面积;等号仅适用于等边三角形。

A·马米耶夫

  1. 证明如果实数aa是方程的根
    2(x2+x)sin⁡2x+(2x+2−x3)cos⁡2x=x3+2x+22(x^2 + x)\sin 2x + (2x + 2 - x^3)\cos 2x = x^3 + 2x + 2,
    那么这个数满足不等式∣a∣<1|a| < 1。

B·佩特科夫

  1. 设凸多边形平面上有一点,该点具有以下性质:通过该点绘制的任何直线都将该多边形分成相等的两部分。那么证明这个多边形是中心对称的。

P·格罗兹丹诺夫

  1. 苍蝇不停地沿着一个圆柱形锡罐上底的圆周,以匀速向一个方向攀爬,其高度为底直径2r2r的4倍。在某个时刻,从罐子表面距离丈夫最远的点开始,面粉开始沿着路径移动,并以与面粉速度相同的恒定速度沿着罐子表面爬升(并且不会停止)。求该路径可以超过面粉的最短路径的长度。

I·迪莫夫斯基