急!请教一下“组合极值”类问题的一般方法(难度适用于“北约”数学),也欢迎前辈复习建议,优秀有追加!

诸位数学大神你们好!因为本人本周要参加今年的北约考试,其中有一类“组合极值"的问题经常出现又比较棘手,老师和标达给予的解答太过于针对性,没有普遍性。北约该类题与竞赛难度相比不大,题型也很单一,但是本人文科生,未受过专业竞赛训练,希望寻求解决应试的一般方法,最好能有一般步骤和思路。
以下给出近两年该类题型的例题,希望结合着给予解答!
2013.7.最多有多少个两两不等的正整数,满足其中任意三数之和都为素数
2012.6.在1.2.3……2012中取一组数,使得任意两数之和不能被其差整除,最多能取多少个数?
请大家认真回答,不要复制,问学急切,优秀另有加分,谢谢大家!

可以这么跟你说,组合最值问题,属于非常规的问题,解决这类问题,目前尚无统一方法;否则,这类问题也就不会成为每年全国高中数学联赛加试的压轴题了。
对不同的题目要用不同的分析策略和方法,这个真的只能具体问题具体分析

求某个组合的最大(小)值,步骤倒是大致统一的。①构造;②证明

以你拿出来的问题为例,第⑴题
①首先构造n个数,让它们任意3个的和都是质数
②证明,任意(n+1)个数,一定有3个的和不是质数
然后就证完了
此题的分析过程如下
【分析】如果取了n个正整数,那么,最好都是奇数;否则,如果n个当中有偶数,那么,我取2奇1偶,它们的和就是偶数,显然不是质数。而3个奇数的和都是奇数,可以为质数。
再想,任意3个数的和要为质数,那么,不妨从每个数考虑除以3的余数来考虑(余0, 1, 2)
同一余数的数,最多只能有2个(如果有3个,那么3个数的和可以被3整除了)
如果我取了5个数,你会发现,那么,余0,余1,余2的数都有,这3个数的和也可以被3整除了。

所以,5个数肯定是不行的。
那么,最多只能取4个。
这就完成了”②证明“这一步,然后需要”①构造“
和为质数,那么你就设4个数为a, b, c, d,并且a < b < c < d
满足
a + b + c = x
a + b + d = y
a + c + d = z
b + c + d = w
然后,在100以内的奇质数里面选,x, y, z, w ∈ {3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, ……}
选的话可以去一点点尝试。就本题而言,把4个方程加起来,有
3 (a + b + c + d) = x + y + z + w
也就是,你选的4个质数(x, y, z, w)的和,要是3的倍数,那么解出来的a, b, c, d也肯定是整数了,然后验证一下是不是正整数
比如,你可以选(5, 7, 11, 13),那么解出来的(a, b, c, d) = (-1, 1, 5, 7),不合题意
再试试,选(11, 13, 17, 19),解出来的是(a, b, c, d) = (1, 3, 7, 9),合题意
当然,本题不止一组解
再比如,选(13, 17, 19, 23),解出来的是(a, b, c, d) = (1, 5, 7, 11),也是合题意的
于是本题解决。

组合最值问题中的自变量通常都是”整数“,”集合“,"图“等结构,往往是一些离散量。因此,最值问题很少用函数关系,或者一个解析式解决,这就决定了组合问题的不同特点。
而且,”构造“、”论证“两个方面要求的思路不同,需要从一个思路跳到另外一个思路,所以,这种问题很考察观察力、推理力、构造力,很考察”数学素养“。因此也成为了联赛、北约自招的爱考点(北约就是喜欢考数学素养,华约则不同)

这种题,就是多多的去尝试,多多的去做去看去感受吧。慢慢胆子就会大起来的。
如果要看的话,建议去看看“同余”、“整除”、“容斥原理”、“抽屉原理”。不要看的太难,尤其是“同余”,对解决这类问题的帮助很大。

第⑵题也是,按奇偶分类不可以(想想为什么),于是按模3的余数分类
{1, 4, 7, 10, ..., 2008, 2011}
{2, 5, 8, 11, ..., 2009, 2012}
{3, 6 ,9, 12, ..., 2010}
你在第1个集合任取2个,差一定是3的倍数,和一定不是3的倍数。因此,和不能被差整除
这就有671个数了。
完成了①构造,然后需要②证明672个是不可以的!
把这些数划分一下,每3个一划分,变成
{1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9}, ……{2008, 2009, 2010}, {2011, 2012}
这样有671个集合
如果你取了672个数,那么一定有两个数在同一集合,而这两个数的和肯定能被差整除。也就是672个数是不可以的。(上面用到了抽屉原理)
因此,最多只能取671个数。

所以,组合最值这种问题,多去做一下,感受感受,没什么统一方法可言,整数的问题,多观察
【注意】整除的问题,多从同余的角度考虑追问

你好"酷爱fc":
谢谢你细致的解答,它们可以抽象出是建立了{kn+X}的若干组然后分析。
因此是否可理解为素数、整除类问题大致可通过建立类似"3n,3n+1,3n+2“类同余模型分组然后进行讨论呢?
如果是这样,如我举的例所示:
第一题您采用的是跨组取元素分析,
第二题则显然在组内讨论,然后再举出取另一组则不成立的原因
那么这种思路一般是如何得到的呢,能否再指出一下,谢谢!

追答

没错,就是基于同余的分析
比如,这两题,都是基于除以3的余数(0, 1, 2),进行分类得到的分析
这种思路一般都是基于“余数”得到的思想,尤其在处理质数合数、整除的问题中应用很多
按模3的余数分类,应该是考察的最多的了;再就是模2的余数分类,也就是分奇偶,也考察的相当多。诸如模4、模5、模6、模8也可能会有,不过不多。
这种构造证明,尽可能多的去尝试、去探索,才能试出结果来(说白了,有一定的运气成分吧)。而且目前尚无普适性的方法,只有熟能生巧。

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