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2009 年湖北预赛 · 第 8 题
F2填空题数论
设 p 是给定的正偶数,集合
Ap={x∣2p<x<2p+1, x=3m, m∈N}
的所有元素的和是。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:2p−1(2p−1)
解析
思路
偶指数使二的幂模三余一,因此两开端点附近的第一个和最后一个三倍数可精确写出。
解答
令 t=2p。因 p 为正偶数,t=3r+1,其中 r=(t−1)/3 为正整数。满足 t<x<2t 的三倍数恰为
3(r+1),3(r+2),…,6r.
共 r 项,首末项之和为 9r+3=3t,所以总和为
23tr=2t(t−1)=2p−1(2p−1).
复核
最小允许指数二时,区间四至八中仅六,公式也给六。首项 t+2、末项 2t−2 都严格在开区间内,没有将上下端点算入。
方法总结
余类控制区间端点后,等差数列求和要同时核首末项和项数,尤其注意开区间。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
需利用偶指数的模三余数定位开区间内的首末倍数,再准确求项数与等差和。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:剩余类、幂周期与局部排除、设首项和公差(公比)
专题卡:选模、剩余类与局部排除、分块、容斥与累计计数