设 是前 个正整数组成的集合, 是 的一个 元子集,已知 中的元素两两互质。证明: 中至少有一半元素是质数。
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
每个合数必占用一个不超过平方根的小素因子,而两两互素使这些占用互不重复;另将一单独计入非素数。
每个不超过二千零八的合数至少有一个素因子不超过 。小于四十五的素数恰为
共十四个。为 中每个合数选取这样一个素因子;由于元素两两互素,所选素因子必各不相同,所以 至多含十四个合数。 非素数还可能是一,但集合中至多出现一个一。因此 的非素数至多十五个,三十个元素中至少 个为素数,即至少一半。
整数一不是合数也不是素数,必须另计;不超过平方根的小因子论证覆盖全部合数,不要求合数本身是素数平方。不同合数即使共享的大素因子不同,也不能共享所选小素因子。
两两互素限制可转为小素因子的注入分配,先界合数容量,再单独处理一。
需将两两互素转化为小素因子的不同占用,以平方根界控制合数数量,并单独处理一。
核心工具:抽屉原理与极端构造
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