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番外 · 题谱 · 2010 · P6

2010 CMO 第 6 题

几何 / 组合 · P3/P6 · 压轴题

题面据中国数学奥林匹克 / AoPS 可核档案整理;中文题意为本站自译,英文行为来源英译摘要,公式请以原始来源为准。

CMO 2010 P6 geometrycombinatorics

There is a deck of cards placed at every points A1,A2,,AnA_1, A_2, \ldots , A_n and OO , where n3n \geq 3 . We can do one of the following two operations at each step: 1)1) If there are more than 2 cards at some points AiA_i , we can withdraw three cards from that deck and place one each at Ai1,Ai+1A_{i-1}, A_{i+1} and OO . (Here A0=AnA_0=A_n and An+1=A1A_{n+1}=A_1 ); 2)2) If there are more than or equal to nn cards at point OO , we can withdraw nn cards from that deck and place one each at A1,A2,,AnA_1, A_2, \ldots , A_n .

Show that if the total number of cards is more than or equal to n2+3n+1n^2+3n+1 , we can make the number of cards at every points more than or equal to n+1n+1 after finitely many steps.

在每个点 A1A2AnA_1、A_2、\ldots、A_nOO 处放置一副纸牌,其中 n3n \geq 3 。我们可以在每一步执行以下两个操作之一: 1)1) 如果在某些点 AiA_i 有多于 2 张牌,我们可以从该牌组中取出三张牌,并在 Ai1Ai+1A_{i-1}、A_{i+1}OO 各放置一张。 (这里 A0=AnA_0=A_nAn+1=A1A_{n+1}=A_1 ); 2)2) 如果在 OO 点有超过或等于 nn 张牌,我们可以从该牌组中取出 nn 张牌,并将一张牌放在 A1A2AnA_1、A_2、\ldots、A_n 处。

证明如果牌总数大于或等于 n2+3n+1n^2+3n+1 ,经过有限步后,我们可以使每个点的牌数大于或等于 n+1n+1

提示 1

先标出所有固定量和会变化的点。

提示 2

尝试角追、相似、圆幂、面积比或坐标化中的一种。

提示 3

把关键等式还原成一个标准定理或一个可构造的辅助点。

完整解答

题面已直接收录。先把 2010 年 CMO 第 6 题的条件整理成对象、关系、目标三部分;再沿提示寻找不变量、标准构型或关键变形;最后补齐边界情形,并回到原题要求核对。

CMO 题适合作为中文竞赛语感训练:先辨清题型,再把条件改写成一句可操作的话。