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第18章 第18章:竞赛搭档的第一次胜利

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“第七种。”

陆星衍在白板上写下最后一个几何符号,退后一步,审视着自己刚完成的第七种解法。白板已经被写满两次了,现在这些密密麻麻的公式和图形,像某种神秘的语言覆盖了整个板面。

沈清辞盘腿坐在地板上,背靠着书桌腿,手里转着笔。他已经保持这个姿势四十分钟了,看着陆星衍从第一种正统解法推导到第七种……他称之为“优雅但有点疯狂”的解法。

“用复平面坐标系解决立体几何问题。”沈清辞说,语气介于赞叹和不可思议之间,“你真的不是人。”

“这是完全合理的方法。”陆星衍转过身,眼镜片在灯光下反射着白板上的公式,“将三维空间点映射到复平面,利用欧拉公式建立转换关系,可以简化至少三个步骤。”

“我知道它合理。”沈清辞站起来,走到白板前,指着中间的一行推导,“但正常人不会在凌晨十二点前想到用复变函数解高中数学联赛题。”

“现在是晚上11点48分。”陆星衍纠正,“而且,你刚才提出的第六种解法——用物理学中的力矩平衡原理来证明几何关系——也没正常到哪里去。”

沈清辞笑了:“所以我们俩都不正常。”

“准确说,是思维路径与标准模型存在显著偏差。”陆星衍摘下眼镜擦拭,这是他疲惫时的习惯,“但偏差有时会带来优势。”

星空实验室里很安静。窗外是浓稠的夜色,只有远处几盏路灯发出昏黄的光。房间内,取暖器发出低沉的嗡鸣,空气净化器的指示灯在角落幽幽地亮着。白板前的台灯是唯一明亮的光源,将两人的影子投在墙上,随着动作轻轻晃动。

明天就是省级数学联赛。他们报名了双人组——这是那场争吵与和解后的第一个正式承诺。过去两个月,他们在这个房间里准备了上百小时:刷完了近十年的真题,整理出四十七个常见陷阱,发明了十三种非标准解法,甚至开发了一套属于他们的速记符号系统。

“你觉得我们能拿第几?”沈清辞忽然问,声音在寂静中显得格外清晰。

陆星衍重新戴上眼镜,走到小冰箱前拿出两瓶水。他递给沈清辞一瓶,自己拧开另一瓶,喝了一大口。

“根据过去五年的数据,双人组一等奖概率约为18%,其中前五名概率7%,前三名概率3%。”他说,“如果我们正常发挥,进入前五的可能性超过80%。”

“我问的不是概率。”沈清辞说,靠在桌沿上,“我问的是你觉得。”

陆星衍沉默了几秒。水珠从瓶身滑落,滴在地板上,发出轻微的“啪嗒”声。

“我想赢。”他终于说,声音很轻,“不只是进前五,不只是拿奖。我想我们赢。”

沈清辞看着他,眼睛在昏暗的光线中很亮:“为什么?”

“因为……”陆星衍顿了顿,寻找合适的词汇,“因为这是第一次。第一次有‘我们’的成绩,而不是‘陆星衍和沈清辞各自’的成绩。”

沈清辞笑了。那个熟悉的左脸颊酒窝出现了,在灯光下形成一个浅浅的阴影。

“那就赢。”他说,语气笃定得像在陈述一个事实。

两人对视了几秒,某种无声的电流在空气中流动。然后陆星衍移开视线,走到白板前开始擦板:“该休息了。明天8点报到,我们需要保证至少6小时睡眠。”

“陆老师又开始制定作息表了。”沈清辞嘴上这么说,但还是走过来帮忙整理散落的草稿纸。

他们有条不紊地收拾房间:白板擦干净,草稿纸分类装订,参考书放回书架,垃圾打包。整个过程默契得像已经配合了多年。

关灯前,沈清辞抬头看了看天花板——星空投影灯还在工作,假星星缓缓旋转。

“明天这个时候,”他说,“我们就比完了。”

“嗯。”陆星衍站在门口,手放在开关上。

“紧张吗?”

“生理指标正常。”陆星衍说,“但大脑皮层活跃度比平时高17%,符合赛前适度紧张的特征。”

沈清辞笑了:“你就是紧张了。”

陆星衍没有否认。他按下了开关。

房间陷入黑暗,只有投影灯的星光在天花板上微弱地闪烁。两人在黑暗中站了一会儿,眼睛逐渐适应。

“走了。”沈清辞说。

“嗯。”

他们锁上门,走下楼梯。旧实验楼的楼道很黑,只有安全出口标志发出幽幽的绿光。脚步声在空旷的建筑里回荡,一声,又一声,节奏完全同步。

走出大楼时,冷空气扑面而来。三月中旬的夜晚依然很冷,呼出的气瞬间变成白雾。

“我送你到小区门口?”沈清辞问,和平时一样。

“好。”陆星衍回答,也和平时一样。

但他们都知道,今晚和平时不一样。

3月17日,周日,上午7点30分

比赛地点设在市教育考试院大楼。早晨的街道还很安静,偶尔有车辆驶过。陆星衍和沈清辞在校门口集合,一起坐公交车前往。

车上人不多,他们并排坐在后排。沈清辞戴着耳机,分给陆星衍一只——这已经成为他们的固定仪式。今天播放的是古典乐,巴赫的无伴奏大提琴组曲,沉稳而有力。

“适合思考。”沈清辞说。

陆星衍点头。他看向窗外,城市在晨光中慢慢苏醒。街边的早餐店冒着热气,晨跑的人呼出白雾,梧桐树的枝桠上已经有了细小的嫩芽。

春天要来了。

“你说,”沈清辞忽然开口,声音很轻,只有两人能听见,“如果我们今天赢了,以后别人会怎么说我们?”

“什么怎么说?”

“就是……”沈清辞组织着语言,“‘陆星衍和沈清辞,那个双人组冠军’,而不是‘陆星衍,冠军’和‘沈清辞,亚军’。”

陆星衍思考这个问题。在过去三年里,他们的名字总是成对出现,但中间永远隔着“和”或者“与”,仿佛是两个独立的实体偶然并列。

但今天,他们的名字会写在同一张获奖证书上。在同一个“团队名称”下面。

“我不在乎别人怎么说。”陆星衍说,“我只在乎……”

他停住了。

沈清辞转头看他:“在乎什么?”

公交车到站了。陆星衍站起来:“到了。”

他们下车,随着人流走向考试院大楼。早晨的阳光很好,金色的光线洒在灰色的建筑外墙上。门口已经聚集了很多学生,有的在最后复习,有的在聊天缓解紧张,有的闭目养神。

陆星衍和沈清辞找到他们的考场——三楼307室。双人组比赛在一个小会议室里进行,只有十组队伍,每组一张长桌,两把椅子。

他们被分到靠窗的位置。阳光透过百叶窗,在桌面上投下斑马纹般的光影。

“环境不错。”沈清辞放下书包,环顾四周,“比想象中正式。”

“省级比赛规格。”陆星衍也在观察:每个座位都有独立的计时器,提供统一的文具,监考老师三名,还有两个摄像头。

8点25分,所有队伍到齐。监考老师宣读规则:“比赛时间180分钟,六道大题,满分120分。可以讨论,但必须保持低声。最终答案需要两人共同署名。”

沈清辞和陆星衍对视一眼。讨论——这是双人组最大的优势,也是最大的风险。

8点30分,试卷下发。

比赛开始。

前四道题是标准题型:代数、几何、数论、组合数学。难度递进,但对于准备充分的他们来说,还算可控。

陆星衍负责严谨推导,沈清辞负责跳跃思维。他们的配合模式已经磨合成型:陆星衍先建立框架,沈清辞寻找突破口;或者沈清辞提出大胆猜想,陆星衍负责证明可行性。

第一题,代数不等式。陆星衍在草稿纸上列出三种标准解法,沈清辞看了一眼,说:“试试换元,用三角代换。”

“三角函数不在本题考察范围。”陆星衍说。

“但能简化。”沈清辞已经开始写了,“看,设x=tanθ,y=tanφ,然后利用正切的和角公式……”

陆星衍顺着他的思路看下去。三十秒后,他点头:“可行。比我的方法少两步。”

他们用了沈清辞的方法。用时7分钟,比预计提前3分钟。

第二题,平面几何。沈清辞画出图形,陆星衍立刻标注出已知条件和隐藏条件。他们几乎同时发现了辅助线的最佳添加位置——从同一个顶点作两条垂线。

“你左我右?”沈清辞问。

“嗯。”陆星衍已经开始计算长度。

他们分头推导,然后交换结果,整合成完整证明。用时12分钟。

第三题,数论。这道题有点棘手,涉及到模运算和不定方程。陆星衍陷入了一种过于复杂的分类讨论,写了半页纸还没理清头绪。

沈清辞按住他的手腕:“停。你钻牛角尖了。”

陆星衍停下笔,看着自己密密麻麻的推导:“哪里不对?”

“方向错了。”沈清辞抽出一张新草稿纸,“别想着直接解方程,试试反证法。假设存在整数解,推导矛盾。”

陆星衍重新审视题目。三十秒后,他眼睛亮了:“你是对的。”

他们改用反证法,十五分钟后完成证明。

第四题,组合数学。这是沈清辞的强项。他几乎一眼就看出了题目背后的图论模型,迅速建立对应关系。陆星衍则负责将他的直观描述转化为严格的数学语言。

“这里需要证明子图的连通性。”陆星衍指着一处。

“用数学归纳法。”沈清辞说,“分奇偶情况讨论。”

他们分工:沈清辞负责构思证明框架,陆星衍负责填充细节。用时20分钟。

完成前四题时,时间过去90分钟。还剩下90分钟和两道最难的题。

陆星衍看了一眼计时器,然后看向沈清辞。沈清辞正好也在看他。

两人同时点头——默契到不需要语言。

第五题是一道函数方程题。题目很短,但隐含条件极深:

求所有函数f: R→R,满足对任意实数x,y,有

f(x+f(y)) = f(x) + y

沈清辞皱起眉:“这题……有点意思。”

陆星衍已经在草稿纸上写下了初步分析:“首先,令x=0,得到f(f(y)) = f(0) + y。”

“然后令y=0,得到f(x+f(0)) = f(x)。”沈清辞接上,“所以f(0)是函数的不动点?”

“不一定。”陆星衍快速演算,“更准确说,f(x)在平移f(0)后不变。这意味着函数具有某种周期性,但不是简单的周期函数。”

他们陷入了沉思。会议室里很安静,只有笔尖摩擦纸张的声音,和偶尔的低语。其他队伍似乎也卡在了这道题上,有人开始焦躁地翻页。

时间一分一秒过去。十五分钟,他们尝试了三种方法,都只推进了一半就遇到障碍。

“不对劲。”沈清辞忽然说,放下笔,“我们漏了什么。”

陆星衍也感觉到了。题目看似简单,但解法应该很优雅——数学竞赛的难题往往有一个精巧的突破口。

他重新读题,一个字一个字地读:“求所有函数f: R→R,满足对任意实数x,y,有f(x+f(y)) = f(x) + y。”

然后他停顿了。

沈清辞也停顿了。

两人几乎同时抬起头,目光在空中交汇。

“任意实数x,y。”沈清辞缓缓重复。

“对任意x,y都成立。”陆星衍接上,“那么特别地,我们可以令……”

“令x = f(0)!”两人异口同声。

这个念头像一道闪电劈开迷雾。陆星衍迅速写下:

令x = f(0),则有:

f(f(0) + f(y)) = f(f(0)) + y

但由之前推导,f(f(0)) = f(0) + 0 = f(0)

所以:f(f(0) + f(y)) = f(0) + y

而左边f(f(0) + f(y))中,令z = f(y),则f(f(0) + z) = f(0) + y

但y = f^{-1}(z)?不,f不一定是双射……

陆星衍的笔停住了。这个推导陷入了循环。

但沈清辞的眼睛更亮:“等等,我们还有一个条件没用。”

“什么?”

“f(x+f(y)) = f(x) + y 对任意x,y成立。”沈清辞语速加快,“那么特别地,令y = f(z)!”

陆星衍立刻明白了。他写下:

令y = f(z),则有:

f(x + f(f(z))) = f(x) + f(z)

但由最早推导,f(f(z)) = f(0) + z

所以:f(x + f(0) + z) = f(x) + f(z)

现在令x = 0:f(f(0) + z) = f(0) + f(z)

沈清辞接过来:“把这个结果代回刚才那个令x = f(0)的式子!”

陆星衍的手有些微微颤抖——这是兴奋的表现。他写下:

由f(f(0) + f(y)) = f(0) + y

但根据新推导,f(f(0) + f(y)) = f(0) + f(f(y))

所以:f(0) + f(f(y)) = f(0) + y

简化得:f(f(y)) = y

两人同时抬头,看向对方。

眼睛里的光芒是一样的。

“f是自身的逆函数。”陆星衍轻声说。

“而且从f(f(y)) = y可以推出f是双射。”沈清辞补充,“现在事情简单了。”

接下来的推导势如破竹。由f(f(y)) = y和原方程,他们很快证明f必须满足f(x+y) = f(x) + f(y)——柯西函数方程。再结合双射性,最终解出:f(x) = x 或 f(x) = -x。

用时25分钟。比他们预想的快。

最后一题。

时间还剩35分钟。

第六题是一道综合题,融合了几何、代数和数论。题目描述了一个复杂的游戏规则:在坐标系中放置棋子,根据特定规则移动,求某种配置下的最优策略。

“这更像是编程题。”沈清辞看完题目说。

“但只能用纯数学方法解。”陆星衍已经开始画坐标系,“关键是把游戏规则翻译成数学语言。”

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