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设数列 a1,a2,,a2023 中的每项 ai 均满足 ai{2,1,0,1,2}, 求这 2023 个数两两乘积之和的最小值.

解 钱莘芪

bi 表示 {an} 中取值为 i 的值的个数,则 b2+b1+b0+b1+b2=2023.

  • b01,则1i<j2023aiaj=12[(i=12023ai)2i=12023ai2]=12[(2b2b1+b1+2b2)2(4b2+b1+b1+4b2)]12(4b2+b1+b1+4b2)124(b2+b1+b1+b2)22022=4044.取等时b1=b1=0,b0=1,b2=b2=1011.
  • b0=0, 依照上面的放缩,1i<j2023aiaj12(2b2b1+b1+2b2)22(b2+b1+b1+b2)12(2b2b1+b1+2b2)24046.
    当取值为 4046, 取等条件为 {2b2b1+b1+2b2=0,b1=b1=0,b2+b1+b1+b2=2023,2b2=2023,
    无解; 而12(2b2b1+b1+2b2)21, 故最小值只能为4044. (此时可取b1=b1=b0=0,{b2,b2}={1011,1012}). 综上,1i<j2023aiaj的最小值为4044.