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番外 · 题谱 · 2001 · P1

2001 APMO 第 1 题

不等式 · P1/P4 · 起手题

题面据 APMO 可核档案整理;中文题意为本站自译,公式请以原始来源为准。

APMO 2001 P1 inequality

Two equal-sized regular nn -gons intersect to form a 2n2n -gon CC . Prove that the sum of the sides of CC which form part of one nn -gon equals half the perimeter of CC .

*Alternative formulation:*

Let two equal regular nn -gons SS and TT be located in the plane such that their intersection STS\cap T is a 2n2n -gon (with n3n\ge 3 ). The sides of the polygon SS are coloured in red and the sides of TT in blue.

Prove that the sum of the lengths of the blue sides of the polygon STS\cap T is equal to the sum of the lengths of its red sides.

两个大小相等的常规 nn 边形相交形成 2n2n 边形 CC 。证明构成 nn 边形一部分的 CC 的边的总和等于 CC 周长的一半。

*替代配方:*

让两个相等的规则nn边形SSTT位于平面中,使得它们的交集STS\cap T2n2n边形(与n3n\ge 3)。多边形 SS 的边为红色,TT 的边为蓝色。

证明多边形 STS\cap T 的蓝色边的长度之和等于其红色边的长度之和。

提示 1

先猜等号形状,再看同次性、归一化和每一项的量纲。

提示 2

试着把式子拆成均值、柯西、凸性、重排或切线法可处理的块。

提示 3

最后检查等号条件和边界情形是否都与题设兼容。

完整解答

这页先给题面、题型和提示阶梯,完整证明留给读者逐步展开。2001 年 APMO P1 可先归入不等式:第一步把题设翻成对象、条件、目标三行;第二步沿提示寻找不变量、标准构型或关键变形;第三步补齐边界情形,并回到题目原要求核对。

这题适合先独立想一轮再打开提示。不要急着搜索完整解答,先问自己:题面里最硬的限制是哪一句?