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番外 · 题谱 · 1970 · P2

1970 IMO 第 2 题

代数 · P2/P5 · 中段题

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 P2 algebra

(ROM 1) IMO2{ }^{\mathrm{IMO} 2} Let aa and bb be the bases of two number systems and let An=x1x2xn(a),An+1=x0x1x2xn(a),Bn=x1x2xn(b),Bn+1=x0x1x2xn(b),\begin{array}{ll} A_{n}={\overline{x_{1} x_{2} \ldots x_{n}}}^{(a)}, & A_{n+1}={\overline{x_{0} x_{1} x_{2} \ldots x_{n}}}^{(a)}, \\ B_{n}={\overline{x_{1} x_{2} \ldots x_{n}}}^{(b)}, & B_{n+1}={\overline{x_{0} x_{1} x_{2} \ldots x_{n}}}^{(b)}, \end{array} be numbers in the number systems with respective bases aa and bb, so that x0,x1,x2,,xnx_{0}, x_{1}, x_{2}, \ldots, x_{n} denote digits in the number system with base aa as well as in the number system with base bb. Suppose that neither x0x_{0} nor x1x_{1} is zero. Prove that a>ba>b if and only if AnAn+1<BnBn+1.\frac{A_{n}}{A_{n+1}}<\frac{B_{n}}{B_{n+1}} .

(ROM 1) IMO2{ }^{\mathrm{IMO} 2}aabb 为两个数字系统的基数,并设 An=x1x2xn(a),An+1=x0x1x2xn(a),Bn=x1x2xn(b),Bn+1=x0x1x2xn(b),\begin{array}{ll} A_{n}={\overline{x_{1} x_{2} \ldots x_{n}}}^{(a)}, & A_{n+1}={\overline{x_{0} x_{1} x_{2} \ldots x_{n}}}^{(a)}, \\ B_{n}={\overline{x_{1} x_{2} \ldots x_{n}}}^{(b)}, & B_{n+1}={\overline{x_{0} x_{1} x_{2} \ldots x_{n}}}^{(b)}, \end{array}分别为基数为 aabb 的数系中的数字,因此 x0x1x2xnx_{0}、x_{1}、x_{2}、\ldots、x_{n} 表示基数为 aa 的数系以及基数为 bb 的数系中的数字。假设 x0x_{0}x1x_{1} 都不为零。证明 a>ba>b 当且仅当 AnAn+1<BnBn+1\frac{A_{n}}{A_{n+1}}<\frac{B_{n}}{B_{n+1}} 。

提示 1

先把题面里的关系改写成一个干净的代数对象。

提示 2

寻找不变量、对称式或一个可以降次数的替换。

提示 3

最后用判别式、因式分解或单调性把所有可能排完。

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 2 题归入 algebra:代数结构题:先把变量、方程或多项式关系整理成少数几个不变量,再看对称性、单调性或根的分布。 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。P2 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。