第84章 p进数(求追读求月票)

小说:我在美利坚当学霸 作者:佚名
    发现被叫上黑板的人不是自己,班杰明稍稍有些遗憾。
    这道题他其实已经有了思路。
    不过他很快转头看向讲台上的李傲,他也想看看,李傲会怎么处理这道题。
    座位上,麦可往凯文那边倾了倾身子,瞥了一眼对方草稿纸上写了一半的推导过程,压低声音问:“怎么样,你有思路了没?”
    “有了一点,还在推。”凯文摇摇头,视线转向讲台,“不过以李傲的数论水平,这题应该难不住他。”
    黑板前,李傲拿著粉笔,从头扫了一遍题目条件。
    几秒钟的功夫,几种解法已经在脑海里过了个大概。
    他没在意背后的窃窃私语,直接抬手落笔。
    “先令 u=a^(p-1)。题设等价於 u=1+p^2c。在 p进数中取对数,可得 v_p(log u)≥2……”
    粉笔在黑板上敲出轻响。他直接越过了繁杂的同余展开,写下结论:
    “因此,u^(p^(n-1))-1至少含有因子 p^(n+1)。也就是说,a^(p^(n-1)(p-1))≡1 mod p^(n+1)。”
    “如果把指数中的 p^(n-1)缩小,並取 c不能被 p整除的情况,赋值会下降一阶,结论就不再成立。”
    这就是数论中的 p进数理论——直接用高等数学的標准工具来降维处理竞赛题。
    写完最后一行,李傲转过身:
    “写完了。”
    教室里安静了片刻。
    除了卡尔森教授,底下的几个队员基本只看懂了前半段的同余条件,到了 p进对数那几行,就看不明白了。
    班杰明盯著黑板上的推导,眉头微微皱起。
    虽然看不太懂,但凭他的数学直觉,也知道这个思路绕开了大段繁琐的同余展开,比他自己想到的方法简练得多。
    “这是什么方法……居然绕开了繁琐的同余展开,比我的做法省了太多步骤。”
    他正琢磨著,讲台旁的卡尔森教授开了口。
    卡尔森其实有些意外。
    他原以为这道题能难住李傲,藉机敲打一下这个上课走神的学员,没料到对方不仅证得轻鬆,用的还是 p进数理论。
    毕竟怎么看,这都不像是一个高中竞赛生该掌握的知识。
    “这孩子以前系统学过代数数论?”卡尔森暗自思忖。
    他轻咳了两声掩饰意外,隨即收起隨意的神色,向眾人强调起 imo解题工具的边界:
    “leo,你这套证明逻辑上確实没问题。但是,用p进数理论解题不符合 imo的规范。在正赛里,像 p进数、群论这种超纲的高数工具是被禁用的。如果你在考场上这么写,一分也拿不到。”
    对於接触过高等数学的学生来说,遇到难题的第一反应往往是直接调用合理的工具,而不是去思考技巧。
    就像中学生做小学奥数题,总会下意识地列方程一样。
    但 imo毕竟不是大学期末考试,参赛者必须用初等数学的方法把问题讲透。
    李傲听罢,停下正要走下讲台的脚步,点点头:“这样啊。”
    说完,他没怎么迟疑,当即转过身,在黑板的另一侧写起初等解法。
    “设 a^(p-1)=1+p^2t。那么 a^(p^(n-1)(p-1))就等於(1+p^2t)^(p^(n-1))……”
    粉笔字写得飞快。
    作二项展开后,常数项之后的第一项正好是 1+p^(n+1)t,后面的各项都含有更高次的 p,因此模 p^(n+1)仍然余 1。
    同理,如果指数里少一个 p,且 t本身不能被 p整除,那么第一个非平凡项只能到 p^n,结论就未必成立。
    这套初等解法写下来,耗时比刚才也长不了多少。
    卡尔森教授迅速检查了一遍。
    確认没有任何漏洞后,他愣了一下。
    他完全没想到,李傲不仅会用代数数论的方法,换回初等方法后依旧写得这么干净利落。
    能在短时间內用两种截然不同的思路解同一道题,说明这学生对数论的理解非常扎实。
    据卡尔森所知,哪怕是一些高年级本科生,也很难迅速做到这一步。
    “怪不得他不怎么听课。”
    他心里有了底,紧接著又想起一件事,顺口问李傲:“你系统学过代数数论?”
    他这么猜並不奇怪。
    一个高中生能熟练写出 p进数证明,多半是提前上过高等数论课。
    毕竟国家队中,每年学有余力提前接触高等数学的竞赛生不在少数。
    李傲放下粉笔,如实回答:“没系统学过,只是了解过 p进数这套理论。”
    说完,他走下讲台,回到了座位。
    能进美国 imo国家队,会的东西多一些自然正常。
    可连 p进数这种大学高年级甚至研究生阶段才会接触的工具都能用,那天赋就多少有些离谱了。
    单靠每天学上十几二十个小时,恐怕也未必能堆出来。
    麦可和丹尼尔还是第一次看到李傲完整展示解题过程。
    两人对视了一眼,都从对方眼里看到了惊讶。
    “太强了,不愧是 leo。”
    凯文则更直接,李傲刚坐下,他就竖起了大拇指。
    旁边的班杰明忍不住问:“leo,你不会是一边学常微分方程,一边还在自学代数数论吧?”
    “那倒没有。”李傲摇头。
    还没等班杰明鬆口气,李傲又隨口补了一句:“p进数理论是前几天在一场学术报告上偶然听到的,觉得有点意思,就找了些文献翻了翻。”
    听见这个回答,班杰明一下子被噎住了。
    他原以为自己才是这届国家队里最有天赋的那个,但现在看著李傲,他忽然觉得自己之前的骄傲有些站不住脚。
    明明刚来夏令营的时候,被人称作数学天才的还是他。
    可现在跟李傲一比,怎么自己反倒显得很平庸了?
    麦可昨天见识过李傲的水平,此时反而容易接受得多。
    他看著李傲感嘆了一句:“你是真厉害,以后有不懂的题还得向你请教。”
    国家队就六个人,大家每天都在一起集训。
    队伍里有这种水平的队员,他也能受益良多,而且对整个团队衝击 imo总分第一肯定是件好事。
    讲台上的卡尔森听完李傲的话,也有些发怔。
    直到李傲回到座位坐下,他才回过神来。
    最终,暗自下了决心:
    “不行,得把这孩子挖到普林斯顿来。”
    他几乎已经能想像,如果其他教练们知道国家队里有这样一个天赋惊人的高中生,一定会想尽办法挖人。
    普林斯顿数学系固然名声在外,但和 mit、斯坦福这些强校相比,也没有什么优势。
    先下手为强,才是正理。
    班杰明则久久没有开口,只是看著黑板上的字跡发呆。
    从夏令营摸底考试开始,他就一直把李傲看作最重要的竞爭对手,想在正式集训和 imo正赛上,重新找回属於金牌选手的优势。
    可现在无论怎么看,两人之间的差距,好像反而越来越明显了。
    而坐在另一边的娜塔莉婭,在后半节课里也时不时看向李傲的位置。
    她那双深邃的蓝眼睛里,浮起了难以遮掩的好奇。
    她有些想不通。
    刚进夏令营时,还没觉得李傲这么突出,怎么才过了不到一个暑假,他就强到了这种地步。
    ……
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