**问题陈述:**
给定一个正整数 \( n \geq 3 \),考虑由 \( 1 \) 到 \( n \) 的一个排列 \( \pi = (a_1, a_2, \dots, a_n) \)。对于每个 \( i \)(\( 1 \leq i \leq n-1 \)),定义 \( d_i \) 为 \( a_i \) 与所有其后元素 \( a_j \)(\( j > i \))的差的绝对值的最小值,即:
\[ d_i = \min \{ |a_i - a_j| \mid j > i \}. \]
记 \( S_n \) 为所有排列中 \( d_i \) 的和的最大值,即:
\[ S_n = \max \{ d_1 + d_2 + \dots + d_{n-1} \}. \]
**我的发现:**
我提出一种构造排列的方法,可以使得 \( d_i \) 的和达到 \( S_n \)。具体步骤如下:
1. 将 \( a_{n-1} = 1 \),\( a_n = n \)。
2. 对于每个 \( i \)(从 \( n-2 \) 递减到 \( 1 \)):
- 将 \( a_{i+1}, a_{i+2}, \dots, a_n \) 按从小到大排序。
- 计算相邻元素的差,找到最大的间隔。
- 取最大间隔的中间值作为 \( a_i \)(如果中间值有两个,随便取一个都可以)。
3. 重复上述步骤直到 \( a_1 \) 被确定。
**已知结论:**
1. 可以证明 \( 1 \) 和 \( n \) 必须位于排列的最后两位。否则,将 \( 1 \) 或 \( n \) 向后移动一位,\( d_i \) 的和不会减小。
2. 上述方法在每一步都试图最大化当前 \( d_i \),但无法直接推出整体最优性。
**求助问题:**
如何证明这种方法构造的排列确实能使得 \( d_i \) 的和达到最大值 \( S_n \)?或者是否有其他方法可以证明 \( S_n \) 的最大性?
**附加说明:**
- 我已经验证了对于小的 \( n \)(如 \( n=3,4,5,...,12 \)),这种方法确实能得到最优解。
- 我尝试用归纳法或贪心算法的思想,但未能完成严格的证明。
希望得到大家的建议或证明思路,谢谢!
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