将1、2、3……10这10个整数,按照一定的顺序围成一圈。

问题1:是否存在一种顺序,使得相邻三个数的和的最大值为18。

解:存在,如图1。

三个数的排序常用方法(数的环形排序问题)(1)

图1

问题2:是否存在一种顺序,使得相邻三个数的和的最大值为16。

解:不存在。

设a1、a2、a3……a10是将1、2、3……10这10个整数的一种环形排列。

(a1 a2 a3) (a2 a3 a4) (a3 a4 a5) …… (a9 a10 a1) (a10 a1 a2)

=3×(a1 a2 a3 …… a10)

=3×(1 2 3 …… 10)

=165。

假设相邻三个数的和的最大值为16,则上式中的和不可能大于160,这与上式中的和为165矛盾。所以假设错误。

问题3:是否存在一种顺序,使得相邻三个数的和的最大值为17。

解:要使相邻三个数的和最大值不超过17,10与9、8、7之间至少要间隔2个数,如图2,9,8,7三数必须在下方的五个位置中。

三个数的排序常用方法(数的环形排序问题)(2)

图2

不妨假设9在左侧,由于9与8之间至少间隔2个数,9与7之间至少间隔1个数。所以9、8、7的位置只有以下5种情况:

情况1:如图3。

三个数的排序常用方法(数的环形排序问题)(3)

图3

填好1,2以后,6无处安放,如图4。

三个数的排序常用方法(数的环形排序问题)(4)

图4

情形2:如图5。

三个数的排序常用方法(数的环形排序问题)(5)

图5

因为6不能与10相邻,这时6只能与9相邻,这时1、2既需要与7、8相邻,又需要与6、9相邻,不能实现。

情形3:如图6。

三个数的排序常用方法(数的环形排序问题)(6)

图6

这时6只能放9或者8上面的位置,无论放那里,5、4没地方放。

情形4:如图7。

三个数的排序常用方法(数的环形排序问题)(7)

图7

因为6不能与10相邻,这时6只能与9相邻,这时1、2既需要与7、8相邻,又需要与6、9相邻,不能实现。

情形5:如图8。

三个数的排序常用方法(数的环形排序问题)(8)

图8

发展如图9,这时6无处放。

三个数的排序常用方法(数的环形排序问题)(9)

图9

综上,相邻三个数的和的最大值为17是不可能的。

对于问题3,不知道是否有简明的方法,在此求教方家。

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