在所有滿足不等式 $|4-3x| < 11$ 的整數中,選取三相異整數(不計順序),而所選取的三數之中位數大於或等於該三數之平均數的選法有 $\text{____}$ 種。
詳解
首先求解不等式 $|4-3x| < 11$:
$$-11 < 4-3x < 11 \Rightarrow -15 < -3x < 7 \Rightarrow -\frac{7}{3} < x < 5$$
滿足限制之整數 $x$ 有:$-2, -1, 0, 1, 2, 3, 4$,共 $7$ 個。\
自此 $7$ 個數中選取三相異整數 $a < b < c$,其中位數為 $b$,平均數為 $\frac{a+b+c}{3}$。
依題意要求中位數大於或等於平均數:
$$b \ge \frac{a+b+c}{3} \Rightarrow 2b \ge a+c \Rightarrow b - a \ge c - b$$
我們依中位數 $b$ 的可能值分類討論:
• 若 $b = 4$:無大於 $4$ 的數可作為 $c$,共 $0$ 種。
• 若 $b = 3$:$c$ 只能選 $4$ ($c-b=1$);則 $3-a \ge 1 \Rightarrow a \le 2$,可選 $-2, -1, 0, 1, 2$,共 $5$ 種。
• 若 $b = 2$:\
當 $c = 4$ ($c-b=2$):$a \le 0$,可選 $-2, -1, 0$,共 $3$ 種。\
當 $c = 3$ ($c-b=1$):$a \le 1$,可選 $-2, -1, 0, 1$,共 $4$ 種。\
共計 $3 + 4 = 7$ 種。
• 若 $b = 1$:\
當 $c = 4$ ($c-b=3$):$a \le -2$,可選 $-2$,共 $1$ 種。\
當 $c = 3$ ($c-b=2$):$a \le -1$,可選 $-2, -1$,共 $2$ 種。\
當 $c = 2$ ($c-b=1$):$a \le 0$,可選 $-2, -1, 0$,共 $3$ 種。\
共計 $1 + 2 + 3 = 6$ 種。
• 若 $b = 0$:\
當 $c = 2$ ($c-b=2$):$a \le -2$,可選 $-2$,共 $1$ 種。\
當 $c = 1$ ($c-b=1$):$a \le -1$,可選 $-2, -1$,共 $2$ 種。\
共計 $1 + 2 = 3$ 種。
• 若 $b = -1$:\
當 $c = 0$ ($c-b=1$):$a \le -2$,可選 $-2$,共 $1$ 種。
• 若 $b = -2$:無更小數可選為 $a$。
總選法數為:$5 + 7 + 6 + 3 + 1 = 22$ 種。
答:2,2。