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番外 · 题谱 · 1970 · P1

1970 IMO 第 1 题

数论 · P1/P4 · 起手题

题面据 IMO 可核档案整理;中文题意为本站自译或改写,正式公式请以原始来源为准。PDF:https://www.imo-official.org/problems/1970/eng.pdf。本站于 2026-05-13 将 IMO 题谱生成范围校验至 2025 年。

IMO 1970 P1 number-theory

(BEL 3) Consider a regular 2n2 n-gon and the nn diagonals of it that pass through its center. Let PP be a point of the inscribed circle and let a1,a2,,ana_{1}, a_{2}, \ldots, a_{n} be the angles in which the diagonals mentioned are visible from the point PP. Prove that i=1ntan2ai=2ncos2π2nsin4π2n\sum_{i=1}^{n} \tan ^{2} a_{i}=2 n \frac{\cos ^{2} \frac{\pi}{2 n}}{\sin ^{4} \frac{\pi}{2 n}}

(BEL 3) 考虑一个规则的 2n2 n 边形及其穿过其中心的 nn 对角线。令PP为内切圆的一点,并令a1a2ana_{1}、a_{2}、\ldots、a_{n}为从点PP可见的对角线的角度。证明 i=1ntan2ai=2ncos2π2nsin4π2n\sum_{i=1}^{n} \tan ^{2} a_{i}=2 n \frac{\cos ^{2} \frac{\pi}{2 n}}{\sin ^{4} \frac{\pi}{2 n}}

提示 1

先看模小素数、最大公因数或整除链。

提示 2

把整数条件转成同余方程或 p 进指数比较。

提示 3

若要存在性,用构造;若要唯一性,用最小反例或下降。

完整解答

题面来自可核来源,本站补原创提示和解法骨架。 先把 1970 年第 1 题归入 number theory:数论结构题:先看同余、整除、最大公因数和 p 进赋值,再用构造或反证把整数条件锁紧。 完整解答的主线是先翻译题设,提取一个不变量或标准构型;第二步用提示阶梯里的入口建立关键等式;第三步把剩余情形分完,并回到题目要求检查边界和等号。P1 的题位也给出节奏提示:P1/P4 多半从直接观察起步,P2/P5 需要一个中间引理,P3/P6 则要把两个看似分开的条件接到同一个结构上。