Title

给定任意 $12$ 个整数,试证:其中必定存在 $8$ 个数,将他们用适当的运算符(加减乘除和括号)连起来之后的运算结果是 $3465$ 的倍数。

Proof

首先注意到:$3465 = 11 \times 9 \times 7 \times 5$, 因此我们可以重复地使用抽屉原理如下。

考虑这 $12$ 个数模 $11$ 的余数,由抽屉原理可知,一定存在两个数,不妨记为 $a_1$$a_2$,他们模 $11$ 同余,所以,$(a_1-a_2)$ 能被 $11$ 整除。

考虑剩下的 $12-2=10$ 个数,以及它们模 $9$ 的余,由抽屉原理可知,一定存在两个数,不妨记为 $a_3$$a_4$,他们模 $9$ 同余,所以,$(a_3-a_4)$ 能被 $9$ 整除。

考虑剩下的 $10-2=8$ 个数,以及它们模 $7$ 的余,由抽屉原理可知,一定存在两个数,不妨记为 $a_5$$a_6$,他们模 $7$ 同余,所以,$(a_5-a_6)$ 能被 $7$ 整除。

考虑剩下的 $8-2=6$ 个数,以及它们模 $5$ 的余,由抽屉原理可知,一定存在两个数,不妨记为 $a_7$$a_8$,他们模 $5$ 同余,所以,$(a_7-a_8)$ 能被 $5$ 整除。

于是,$a_1$, $\cdots$, $a_8$ 就是满足题设的 $8$ 个数,且由于 $11$, $9$, $7$, $5$ 两两互质,因此 $(a_1-a_2)(a_3-a_4)(a_5-a_6)(a_7-a_8)$ 能被 $11 \times 9 \times 7 \times 5 = 3465$ 整除。

命题得证

Q.E.D.

Note

  1. 本问题是一个典型的 “重复运用抽屉原理” 技巧示例;

  2. 第一步首先需要想到对 $3465$ 进行质因数分解,不然下面无从入手——这一步真的很骚,笔者没有想到。