匈牙利出过不少数学小能人,波沙就是一位。在他九岁的时候,数学家厄尔多斯专程到布达佩斯去看他。

厄尔多斯出了一个问题给他做:在1,2,3,2n 这2n 个自然数中,任意取出n+1 个来,那其中一定有两个数互质。也就是它们的最大公约数是1.

波沙正在喝咖啡,他用汤匙在杯子里搅了几下说:这个问题不难。在任取的n+1 个数中,一定有两个数是相邻的。两个连续整数的最大公约数是1.

波沙答得快,答得好,可见他善于思考问题,发现规律。后来,厄尔多斯经常出问题给他做,波沙很快成了一位数学家。

为什么从2n 个自然数1,2,3,2n 中,任意取出n+1 个,一定有两个是相邻的呢?

这可以用既简单又有趣的抽屉原则来证明。这个原则说:把n+1 个苹果放到n 个抽屉中,一定有一个抽屉中的苹果个数不少于2.换句话说,从n个抽屉中取出n+1 个苹果,那么,一定从某一个抽屉中取出两个或者更多个苹果。

对。要是从每个抽屉中,都至多取出1 个苹果,那么从n 个抽屉中,至多只能取出n 个苹果。

好。现在我们把1,2,3,2n 这2n 个数分成n 组:1,2 为一组;3,4 为一组;2n-1,2n 为一组。再把每一组看成是一个抽屉,每一个数看成是一个苹果。根据抽屉原则,取出的n+1 个数――苹果,一定有两个是在同一组中,也就是说它们是相邻的。

抽屉原则用处很大。再举一个例子:任取五个自然数a1,a2,a3,a4,a5,证明其中一定有一个数或者几个数的和,能被5 整除。

解这类问题的关键,是制造适当的抽屉。我们把五个自然数放在五个抽屉里:除以5 余1 的放在第一个抽屉里;除以5 余2 的放在第二个抽屉里;余3 的放在第三个抽屉;余4 的放在第四个抽屉;最后,被5 整除(除以5余0)的数放在第五个抽屉里。

现在来考虑这五个自然数:

a1,a1+a2,a1+a2+a3,a1+a2+a3+a4,a1+a2+a3+a4+a5.

要是其中有一个在第五个抽屉 里,结论已经成立。

要是这五个数都不在第五个抽屉里,那么,这五个数在前四个抽屉里。

根据抽屉原则,其中一定有两个数在同一个抽屉里。也就是说这两个数除以5, 所得的余数相同。这样, 这两个数的差被5 整除。可是, 在a1,a1+a2,a1+a2+a3,a1+a2+a3+a4,a1+a2+a3+a4+a5 中,任意两个数的差是a2,a3,a4,a5中的一个或者几个的和。所以,在a1,a2,a3,a4,a5 中,一定有一个或者几个的和被5 整除。

在解答与整数有关的问题时,考虑余数是一种常用的方法。奇数与偶数就是除以2 余1 与余0 的数。