小a在研究自然数的染色问题时,发现了一个有趣的问题。
一个由正整数构成的集合S,若满足:对全体正整数集作k色染色后,S中不存在一个元素x,使得x是两个同色的不同正整数的和,则S是合法的(即 给全体正整数分别赋一个

的权值,若S合法,且存在

,则a,b的权值必须不同)。
给定k,求最大的正整数n,满足对任意的非负整数a,存在至少一种方案,使得用k种颜色染色后,集合

是合法的(若n=0,则S为空集,空集是一定合法的)。
如当

时:集合S={a+1,a+2}={3,4}是合法的。
用1,2表示两种颜色,一种合法的染色方案为:

的颜色分别是:

。
而当

时:不存在一种染色方案,使得集合S={a+1,a+2,a+3}={3,4,5}是合法的。
当

时:集合S={a+1,a+2,a+3}={4,5,6}是合法的。
用1,2,3表示三种颜色,一种合法的染色方案为:

的颜色分别是:

(

,加号的两边的数互不同色)。
(仅用做举例说明S是合法的,不代表此时的n一定是最大的。)