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忘了哪个地方忘了哪次考试创新题调整法

简明题干:

在这样第一象限的这个三角形内 ( 含边界 ) 内有 \(n\) 个点,其中第 \(i\) 个点记为 \((x_i,y_i)\),现将这 \(n\) 个点划分成两个集合 \(A,B\),记 \(A\) 集合中的点的横坐标之和为 \(X(A)\)\(B\) 集合中的点的纵坐标之和为 \(Y(B)\),求证存在一种划分方法,使得 \(X(A)\le \frac{n+1}{2}\)\(Y(B)\le \frac{n+1}{2}\)

我们先说一下当时我在做题时是怎样想到调整法的,当时看题后首先想到的是把它分成三个区域,这个是很自然的,因为我们最优的策略一定是把 \(x_i\) 较小的点放到 \(A\) 集合中,\(y_i\) 较小的点放到 \(B\) 集合中,而这样划分图 1,2 区域分别是满足 \(y_i>x_i\)\(x_i>y_i\) 的区域,在这样区域中的数肯定会被优先分配到 \(A,B\) 集合中的。

这样之后我们就发现的一点小性质,首先是 1,2 区域是一种比较对称的存在,第二是这个 3 区域纯小丑,\(x_i,y_i\) 没有一个大的,到这里一个思路就呼之欲出了,构造最劣情况。

这个题目的要求是对于任意的点都能存在一组解,那么这个点的任意性就可以让我有很大的动手空间,我们只需要找到最劣的点的分布,并且在这样的分布下依然能够构造出解,我们就能说明这个结论。下面开始证明:

\(\because\) 对于 $ (x_i,y_i),x_i+y_i<2$,调整为 \((2-y_i,y_i)\) 更不优

\(\therefore\)\(\forall i\in\{1,2\cdots n\},x_i+y_i=2\) 最劣

不妨设 \(x_i\le 1\) 的点共有 \(a\) 个,且 \(a\le \frac{n}{2}\)

则将全部 \(x_i\le 1\) 的点划分进集合 \(A\) 中,此时 \(X(A)\le a\)

\(A\) 集合剩余元素横坐标之和 \(\sum x_i\le\frac{n+1}{2}-a\)

设满足的 \(x_i>1\) 的点的坐标为 \((c_1,d_1),(c_2,d_2)\cdots (c_{n-a},d_{n-a})\)\(c_1\le c_2\le \cdots \le c_{n-a},d_1\ge d_2\ge\cdots\ge d_{n-a}\)

设满足 \(\sum_{i=1}^k c_i\le \frac{n+1}{2}-a\) 的最大 \(k\)\(m\)

\(c_1<c_2\),则令 \(c_1\) 增大至 \(c_2\) 更劣,同理得 \(c_1=c_2=\cdots=c_m\)

反之同理得 \(c_{m+1}=\cdots=c_{n-a}\)

\(c_m<c_{m+1}\),则令 \(c_m\) 增大至 \(c_{m+1}\) 更劣

\(c_1=c_2=\cdots=c_{n-a}\) 最劣

不妨设 \(x=c_1,y=d_1,x+y=2\)

则只需证 \(y(n-a-\lfloor \frac{\frac{n+1}{2}-a}{x}\rfloor)\le \frac{n+1}{2}\) 即可

\[(2-x)(n-a-\frac{\frac{n+1}{2}-a}{x}+1)\ge(2-x)(n-a-\lfloor \frac{\frac{n+1}{2}-a}{x}\rfloor) \]

\[(2-x)(n+1-\frac{n+1}{2x}+\frac{a(1-x)}{x})\le \frac{n+1}{2} \]

\(\because \frac{1-x}{x}<0,f(a)=\frac{a(1-x)}{x}\) 单调递减,故 \(a=0\) 时最劣。

\[(2-x)(n+1-\frac{n+1}{2x})\le\frac{n+1}{2} \]

\[(2-x)(1-\frac{1}{2x})\le \frac{1}{2} \]

\[-x+2-\frac{1}{x}\le 0 \]

\[-(\sqrt{x}-\sqrt{\frac{1}{x}})^2\le0 \]

得证。

http://www.jsqmd.com/news/34501/

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