题意
若 ∀k∈{L,…,R},∑a∈Akmoda=k,maxA<L,证明 R−L 可以任意大.
作差,
i+1−i=a∈A∑(i+1)moda−a∈A∑imoda=a∈A∑1−a[a∣i+1]=n−a∈Aa∣i+1∑a
于是有 a∈Aa∣i∑a=n−1 (i=L+1,…,R).
一个显而易见的事实是:如果 A 既满足差分约束,又对 L 有趣,由数学归纳法,原命题自动成立. 于是我们想办法满足差分约束.
令 Ti={a∈A∣a∣L+i}. 不妨令 a≥R−L,则 Ti 互斥.
引理
对于任意 u∈N∗,总存在集合列 {Si} (i=1,2,…,u) 使得 ∀a∈Si,b∈Sj,i=j,gcd(a,b)=1 且 sumSi=C.
证明 引入辅助质数数列 pi,令 P=∏ipi,不难发现 Si={pi,P−pi} 符号合条件.
引理
若 a1,a2,…,au 两两互质,总存在无数组整数 k1,k2,…,ku,使得 {kiai} 为公差为 1 的等差数列.
证明 由 ki=aii−1+k1a1∈N∗ 可以得到同余方程组 k1≡(1−i)a1−1(modai),由中国剩余定理,方程组总是有无数组解.
由上,令 Ti={pi,P−pi},L,…,R 为 {P−pi} 通过引理 2 生成的等差数列,不难验证此构造满足差分约束.
此时,A={p1,P−p1,p2,P−p2,…,pR−L,P−pR−L,b1,b2,…,bP+1−2(R−L)},且 bi∤L,…,R.
令 Mrest=L−(i=1∑R−LLmodpi+Lmod(P−pi)),因为 L 可以任意大,总存在 Mrest>0.
设 Mrest=m1+m2+⋯+mP+1−2(R−L),由于 L 可以任意大,且 Mrest<L,总是存在一种分解使得 mi<2L−(R−L).
于是,令 bi=L−si 即可,根据以上的不等式,不难得出 Lmodbi=mi 以及 bi∤L,…,R.
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