Question

給定有限個正數滿足條件T：每個數都不大于50且總和L=1275．現將這些數按下列要求進行分組，每組數之和不大于150且分組的步驟是：
首先，從這些數中選擇這樣一些數構成第一組，使得150與這組數之和的差r₁與所有可能的其他選擇相比是最小的，r₁稱為第一組余差；
然后，在去掉已選入第一組的數后，對余下的數按第一組的選擇方式構成第二組，這時的余差為r₂；如此繼續構成第三組（余差為r₃）、第四組（余差為r₄）、…，直至第N組（余差為r_N）把這些數全部分完為止．
（I）判斷r₁，r₂，…，r_N的大小關系，并指出除第N組外的每組至少含有幾個數
（II）當構成第n（n＜N）組后，指出余下的每個數與r_n的大小關系，并證明
（III）對任何滿足條件T的有限個正數，證明：N≤11．

Answer 1

【答案】分析：（I）由r₁≤r₂≤≤r_N，知除第N組外的每組至少含有個數．
（II）當第n組形成后，因為n＜N，所以L-[（150-r₁）+（150-r₂）++（150-r_n）]＞r_n，由此可得r₁+r₂+…+r_n-1＞150n-L
，從而能夠證明．
（III）假設N＞11，即第11組形成后，還有數沒分完，余下的每個數，因為第11組數中至少含有3個數，所以第11組數之和大于37.5×3=112.5，r₁₁＜37.5，與r₁₁＞37.5矛盾，所以N≤11．
解答：解：（I）r₁≤r₂≤≤r_N．除第N組外的每組至少含有個數
（II）當第n組形成后，因為n＜N，所以還有數沒分完，這時余下的每個數必大于余差r_n，余下數之和也大于第n組的余差r_n，即L-[（150-r₁）+（150-r₂）++（150-r_n）]＞r_n
由此可得r₁+r₂++r_n-1＞150n-L
因為（n-1）r_n-1≥r₁+r₂++r_n-1，所以
（III）用反證法證明結論，假設N＞11，即第11組形成后，還有數沒分完，由（I）和（II）可知，余下的每個數都大于第11組的余差r₁₁，且r₁₁≥r₁₀
故余下的每個數（*）
因為第11組數中至少含有3個數，所以第11組數之和大于37.5×3=112.5
此時第11組的余差r₁₁=150-第11組數之和＜150-112.5=37.5
這與（*）式中r₁₁＞37.5矛盾，所以N≤11．
點評：本小題主要考查不等式的證明等基本知識，考查邏輯思維能力、分析問題和解決問題的能力．