笔尖触及纸面的瞬间,林栀的世界便收缩到眼前这一方试卷。
第一道题是组合数学,题干简洁却暗藏机锋。
她快速浏览,大脑如同精密的仪器开始运转:拆解条件,翻译成集合语言,尝试构造,发现陷阱,退回重来。
几分钟后,一个利用图论中的度序列判定思想结合反证法的框架逐渐清晰,她写下关键步骤,逻辑链环环相扣,心中一片澄明。
接下来的题目涵盖数论、代数、几何,难度逐级攀升,考场里只有笔尖的沙沙声和偶尔翻动试卷的轻响,空气凝滞而紧绷。
林栀遇到一道复杂的解析几何综合题,计算繁琐,图形叠套,她先在草稿纸上画出清晰示意图,标出所有已知量和待求关系,然后不急于代入计算,而是先分析图形的对称性和可能的简化性质。
果然,利用一个巧妙的仿射变换,可以将复杂的圆锥曲线交点问题转化为更简洁的线性方程组求解。她一步步推导,虽然中间计算量仍大,但方向明确。
时间一分一秒过去,做到最后一道压轴题时,时间已不剩多少。这是一道涉及模形式初步概念的数论问题,形式新颖,许多同学可能连题目中引入的术语都要消化半天。
林栀的心跳略微加快,她仔细阅读定义,在草稿纸上尝试几个简单例子以理解其性质,脑海中迅速检索相关的工具:椭圆曲线?模函数的基本性质?狄利克雷级数的变换?
几个念头闪过,她抓住其中一个看似可行的方向,开始搭建证明框架,证明并不完整,甚至可能不是最优解,但在有限时间内,她清晰地呈现了自己对问题本质的理解和一条有希望的探索路径。搁笔时,结束铃声刚好响起。
走出考场,阳光有些刺眼,林栀眯了眯眼,深深吸了一口室外清冷的空气,大脑还沉浸在数学符号的余韵中,微微发热,但并不昏沉。
周围立刻涌起嘈杂的声浪,对答案的,懊恼叹息的,兴奋讨论的,紧绷后的释放让气氛活跃又躁动。
肖止息从另一间考场出来,两人目光相遇,他走近,没有问考得如何,只是说:“最后那题,定义有点意思。”
“嗯,像是个简化版的模形式变换。”林栀点头,“我用了一个类比椭圆曲线点群的方法去处理那个求和,不知道对不对。”
“我也尝试从生成函数角度切入,可能本质相通。”肖止息简短交流了几句思路核心,便不再深究,他们都明白,上午的笔试已过,纠结无益,更重要的是调整状态,迎接下午的第二场。
午饭时,林栀强迫自己吃下足够的食物,尽管胃口因紧张而不佳。她不再像以前那样食不知味,而是有意识地咀嚼,感受食物的能量注入身体。
饭后,她避开喧闹的人群,找了个安静的角落,闭上眼睛,做了十分钟简单的呼吸放松练习,心跳渐渐恢复平缓,思维的弦稍稍松弛,为下一场蓄力。
下午的笔试侧重综合与应用,题目更灵活,甚至有一道题要求简述某个现代数学猜想的意义及其与已学知识的潜在联系,考察的是视野和科学素养。
林栀调动起自己所有的阅读积累和与教练们讨论时获得的启发,尽量清晰、有条理地组织语言,她力求准确、有逻辑地表达自己的理解。
当下午的考试结束,真正的疲惫才如潮水般涌上,连续高强度的脑力输出,让太阳穴隐隐作胀,但精神上,林栀感到一种奇异的充实。
晚间没有安排,但自习室里灯火通明,全国的天才精英都汇聚于此,大多数人都在默默复习,或是试图平复心绪,等待明天至关重要的团队环节名单公布。
林栀没有再去攻克难题,她只是翻看了几页自己整理的笔记精华,回顾了一些基本而重要的定理证明思路,像是战士在决战前最后一次擦拭熟悉的武器。
九点左右,有老师出现在自习室门口,手里拿着一张名单,整个教室瞬间安静下来,所有目光聚焦过去。
“团队环节分组名单和明日日程,已经发到群里,大家自己查看。”老师的声音沉稳,“再次强调,这是随机分组,旨在模拟真实科研中与不同背景合作者共事的情景。考核重点在于过程。现在,找到你的队友,可以先简单交流一下,但不要熬夜讨论。保持休息,明天需要清晰的头脑和良好的沟通状态。”
教室里立刻响起手机提示音和低低的议论声。林栀点开群文件,找到名单,目光快速搜寻自己的名字。
组别:第七组
成员:林栀(京都),肖止息(京都),陈望(海市)
看到肖止息的名字在同一组,林栀心里微微一松,至少有一个熟悉且默契的伙伴,陈望……她对这个名字有印象,是海市队的尖子,以几何见长,风格凌厉,在几次跨省交流测试中成绩也很靠前,但似乎性格比较独,不太爱说话。
她抬头,正好对上肖止息望过来的目光。他冲林栀笑,露出可爱的小酒窝。
一个穿着深蓝色运动外套、个子高瘦的男生从后排站了起来,朝他们这边看了看,脸上没什么表情,拿着笔记本走了过来。他就是陈望。
三人找了个安静的角落坐下,初次见面,气氛有些生疏。
“林栀,肖止息。”林栀先开口,简单自我介绍,“我们是京都的。”
“陈望,海市。”男生声音平淡,语速不快,“团队环节,你们有什么想法?”
直接切入正题,毫不寒暄,果然是传闻中的风格。
“先明确流程吧。”肖止息接话,“明天早上八点抽题,六小时合作时间,最后半小时准备展示,向评委组汇报思路和进展。问题未知,但肯定是开放性的。”
“关键在分工和沟通效率。”林栀补充道,“我们最好事先约定一些基本原则。比如,看到问题后,每人先独立思考十分钟,列出初步观察和可能方向,再一起讨论,避免一开始就陷入某一条思路的争论。”
陈望略一思索,点了点头:“可以。我擅长几何与拓扑相关,对分析工具也熟。你们?”
“我组合、数论,代数也行。”肖止息说。
“我……各方面都还行,最近对组合与数论交叉、以及不同方法之间的转换比较感兴趣。”林栀说。她没有再像从前那样刻意强调自己的全面,只是客观陈述。
“好。”陈望言简意赅,“那明天根据题目具体定。讨论时,如果我觉得某个方向行不通,会直接指出,也希望你们如此。”
“没问题。”肖止息和林栀几乎同时回答。这种直来直往的交流方式,虽然缺少温情,但效率或许更高,前提是彼此都能就事论事,不掺杂个人情绪。
简单的战术沟通后,三人便散了,约定明早提前二十分钟到指定会议室熟悉环境。没有多余的客套,正如陈望所说,一切看明天的实际表现。
回到寝室,林栀感到一种混合着疲惫、期待和轻微紧张的情绪。她给谢予安发了一条消息:【今天笔试完了,明天团队合作,和肖止息还有一个海市的队友一组。】
这次,谢予安回复得很快:【那你还挺幸运,能和熟悉的人分到一组。】
他看着手机里刚刚打出的这段话,有些烦躁的捏了捏鼻梁。
【嗯,你也记得适当放松。】
放下手机,林栀进行睡前的放松练习。
也许是白天消耗太大,也许是心态比以往平和,这一夜,她睡得比想象中沉。
第二天清晨,天气阴冷,铅灰色的云层低垂,和昨天的天气完全不一样,似乎酝酿着一场冬雨。但考场里却气氛火热,团队协作的考核地点设在综合活动中心,多个会议室被临时改造为团队工作间。
第七组被分配到三楼的一间小会议室。室内有一张大长桌,三把椅子,一块白板,旁边有充足的草稿纸和各类书写工具,墙角有监控摄像头,桌上有倒计时的电子钟,氛围很像一个简易的研究室。
林栀、肖止息、陈望提前到达,各自坐下,调整呼吸,检查用具,没有多余交谈。八点整,工作人员将密封的信封送到每个房间。
肖止息作为之前约定的临时“发起人”,拆开信封,将里面的问题页抽出,平铺在桌子中央。
三颗脑袋同时凑近。
题目只有一页纸,标题是:《关于平面点集中“近似共圆”结构的分布研究》。
问题描述:给定平面上n个互不相同的点(位置任意),定义一种“近似共圆”结构:存在一个圆,使得该圆上或极其靠近该圆(距离小于给定极小正数ε)的点数达到或超过k个(k是另一个给定的正整数,k ≥ 4)。研究当n很大时,这类“近似共圆”结构数量的可能上下界,及其与点集具体分布、参数ε和k的关系。要求提出合理的猜想、尝试证明或给出启发式论证,并讨论其可能的应用或推广。
典型的开放性问题。没有标准解法,甚至没有明确提示该用组合、几何、概率还是分析方法。它需要自己建立数学模型,选择工具,进行探索。
房间里安静了几秒钟,只有纸页被轻轻摩挲的声音。
“十分钟,各自思考。”肖止息率先打破沉默,按下倒计时钟。
林栀立刻拿起草稿纸,开始飞速记录脑中的念头。
“近似共圆”……核心是“近似”和“结构计数”。
思路一:几何概率。随机均匀撒点?但题目没说点随机,要考虑最坏情况和平均情况?
思路二:转化为图论问题?以点为单位,满足某种接近关系的连边,寻找特定子图(团或稠密子图)?但“近似圆”条件较复杂,边如何定义?
思路三:考虑圆的参数空间。每个圆由三个参数确定,每个点对圆有一个距离条件。可否用扫掠线或空间划分技术?计算几何?
ε很小,近似处理?可能用到连续逼近离散的技巧……
她写下关键词,画出示意图,脑子转得飞快。旁边,肖止息和陈望也都在埋头疾书,笔尖沙沙作响。
十分钟到。
“轮流说初步想法,每人两分钟,不打断。”肖止息主持,“林栀先?”
林栀点头,将自己草稿纸上的三个方向快速清晰地阐述了一遍,重点指出了每个方向的潜在优势和可能遇到的难点。
接着是陈望。他言简意赅:“我从几何与拓扑入手,‘近似共圆’可视为对标准圆的小扰动,考虑所有可能的三点定圆,再检查其余点是否落入ε管状邻域。问题转化为对圆空间(三维)的覆盖与计数,可用测度论或积分几何工具估计上界,下界则需要构造特殊点集,最大化此类结构。我倾向于先攻上界,因为更系统。”
肖止息最后说:“我想到的是组合极值与代数方法结合。将距离平方表示为点的坐标二次型。‘近似共圆’条件可能转化为一个近似线性方程组或不等式组的可解性问题,用秩和矩阵扰动理论估计满足条件的点子集数量,也可以考虑用多项式方法,将条件表达为某个多项式在点上取值接近零,然后用量子点或组合Nullstellensatz的思想。”
三人思路迥异,但都切中了问题的不同侧面,林栀心中暗暗佩服,果然是顶尖选手,短时间内就能抓住本质并提出有深度的方向。
“现在我们需要融合,或者选一个主攻方向。”肖止息说,“林栀的思路更偏向问题转化和整体框架,陈望提供了强有力的几何分析和上界工具,我的方法可能在刻画结构和代数处理上有用。我个人认为,陈望的几何测度方法对于推导一个普适的上界可能最有效且严谨,我们可以先尝试建立上界模型。”
林栀迅速权衡:“我同意。上界是必须的,而且几何方法可能更直观,我的图论转化想法或许可以作为辅助,用来理解‘结构’的离散组合特性,或者在下界构造时帮助设计点集。”
陈望点头:“可以。那么分工:我主导上界模型的建立和主要推导。肖止息,你用代数工具帮我处理一些复杂的测度计算和不等式放缩。林栀,你同时思考下界构造,并关注我们的推导中是否隐含了可以用于构造反例的性质。保持沟通,每推导一步,就同步理解,确保我们三人都在同一思路上。”
分工明确,效率至上,三人立刻投入工作。
陈望在白板上开始勾勒他的几何框架:将平面视为R^2,圆空间视为三维参数空间,每个点对应一个距离函数……他引入ε管状邻域的概念,将其在圆空间中的原像描述为某个区域,然后问题转化为计算这些区域交集的最大可能重叠次数……他用到了扎实的几何测度知识和积分几何中的克罗夫顿公式的变体。
肖止息紧随其后,用代数语言重新表述陈望的几何条件,将区域边界的描述转化为不等式组,并利用矩阵分析和特征值扰动理论,帮助估计重叠区域的“体积”上界,使得陈望的几何估计能够量化。
林栀一边努力跟上他们飞快推进的步骤,在草稿纸上同步验算,一边思考下界。
如何构造一个点集,使得“近似共圆”结构尽可能多?她联想到自己之前擅长的极值组合构造思想。
如果让许多点近似分布在若干个“潜在圆”的ε邻域上呢?但如何让这些圆本身又不完全重合,以增加不同的“近似共圆”组?
她尝试设计一个基于网格的扰动方案,将点布置在多个半径相近、圆心略有偏移的圆环带上……
工作室内,只有笔尖书写、白板笔滑动、以及偶尔简短确认的声音
“这里,管状邻域的横截面面积估计,用这个微分几何公式……”
“同意。对应的代数条件是这个二次型的特征值偏移范围……”
“林栀,看看这个上界形式,是否暗示当点集呈现某种簇状结构时,下界可能接近这个上界?”
林栀凝神思考:“有可能。如果点集中存在多个密集的‘团’,每个团近似位于一个圆上,且团间距离远大于ε,那么不同团之间的点几乎不会形成新的‘近似共圆’,结构数就近似等于团数。这或许能提供一个接近上界的构造思路……”
时间飞速流逝,他们中途短暂休息了五分钟,喝了点水,活动了一下僵硬的脖颈。但大脑始终高速运转。
合作并非一帆风顺,在估计某个关键常数时,陈望和肖止息产生了分歧,两人各执己见,语速加快,气氛一度有些凝滞。
林栀没有慌张,她仔细听了双方论证,然后指出:“你们的争论源于对扰动项阶数的估计假设不同,陈望假设是二阶主导,肖止息认为一阶项在边界情况下不可忽略,我们能不能先按更保守的估计,得到一个稍弱但绝对正确的上界?如果时间允许,再尝试收紧。”
这个折中且稳妥的建议被采纳了,争论平息,推导继续。林栀的调和作用,让合作回到了正轨。
倒计时还剩一个半小时时,他们得到了一个形式上比较整洁的上界表达式,涉及n, k, ε,以及一个与几何有关的常数。虽然可能不是最紧的,但逻辑链完整,推导严密。
“现在集中火力攻下界。”陈望说。他之前专注于上界,此刻也转而关注林栀的进展。
林栀展示了她基于“多团模型”的构造思想,肖止息迅速从代数角度验证了这个构造在满足“近似共圆”条件上的可行性,并帮助优化了团内点的分布,以最大化每个团产生的“近似共圆”结构。
陈望则从几何角度审视了这个构造,指出了如何选择团的圆心位置和半径,以避免不同团之间的点意外形成新的“近似共圆”,从而确保结构数就是各团内部结构数的简单相加。
三人协作,将林栀的初始构想迅速完善为一个具体的、可描述的无穷族点集构造,并计算出了该构造所能达到的“近似共圆”结构数量的一个下界。
下界与上界在数量级上吻合,但存在一个常数系数的差距。这完全符合预期——开放问题很少能在几小时内彻底解决上界与下界的匹配问题。
最后半小时,他们开始准备汇报,由逻辑最清晰、表达相对最流畅的肖止息主讲,林栀负责辅助解释下界构造的几何直观和组合思想,陈望则随时准备回答关于上界推导细节和几何工具的深入提问。他们快速梳理了主线,在白板上列出了汇报提纲和核心公式。
倒计时归零的提示音响起时,三人都长出了一口气,不仅仅是体力脑力的消耗,更是一种高强度、高密度协作后的轻微眩晕感。他们相视一眼,脸上都带着疲惫,但眼中都有光。
汇报过程很顺利,面对评委组,他们清晰陈述了问题理解、研究思路、分工协作过程、得到的主要结果以及未来可能深入的方向。回答提问时,三人互补,展现了良好的团队理解和专业素养。
走出会议室时,阴了一天的天空,竟然飘起了细密的、冰冷的雨丝,雨丝落在脸上,带来清醒的凉意。
“合作愉快。”陈望主动伸出手,脸上依旧没什么表情,但语气比明显带着愉悦。
“合作愉快。”林栀和肖止息分别与他握手。
“你的下界构造,想法很灵。有机会的话,以后还想和你有更多的探讨。”陈望对林栀说了一句,然后点点头,转身离开,背影很快消失在走廊尽头。
“他很厉害。”林栀对肖止息说。
“你也是。”肖止息看着她说,然后移开目光,望向窗外的雨,“团队环节,结束了。”
是的,选拔赛的所有考核,至此全部结束,接下来,就是等待结果。
疲惫如潮水般彻底淹没上来,但疲惫中带着一种淋漓尽致的畅快。
雨渐渐下大了,敲打着玻璃窗,发出细密的声响。林栀和肖止息并肩站在走廊窗前,看着外面被雨幕模糊的世界,都没有说话。
无论最终名单上有没有他们的名字,这段为了数学而全力以赴、并在这个过程中重新认识自己、连接他人的旅程,已经深深烙刻在这个冬天,成为不可磨灭的一部分。