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番外 · 题谱 · 2002 · P5

2002 IMO 第 5 题

不等式 · 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/2002/eng.pdf。本站于 2026-05-13 将 IMO 题谱生成范围校验至 2025 年。

IMO 2002 P5 inequality

N5 (IRN) Let m,n2m, n \geq 2 be positive integers, and let a1,a2,,ana_{1}, a_{2}, \ldots, a_{n} be integers, none of which is a multiple of mn1m^{n-1}. Show that there exist integers e1,e2,,ene_{1}, e_{2}, \ldots, e_{n}, not all zero, with ei<m\left|e_{i}\right|<m for all ii, such that e1a1+e2a2++enane_{1} a_{1}+e_{2} a_{2}+\cdots+e_{n} a_{n} is a multiple of mnm^{n}.

N5 (IRN) 设 m,n2m, n \geq 2 为正整数,设 a1,a2,,ana_{1}, a_{2}, \ldots, a_{n} 为整数,其中没有一个是 mn1m^{n-1} 的倍数。证明存在整数 e1e2ene_{1}、e_{2}、\ldots、e_{n},且不全为零,且所有 iiei<m\left|e_{i}\right|<m,使得 e1a1+e2a2++enane_{1} a_{1}+e_{2} a_{2}+\cdots+e_{n} a_{n}mnm^{n} 的倍数。

提示 1

先猜等号,再看每一项的量纲和同次性。

提示 2

试着归一化,或把式子拆成柯西、均值、凸性可处理的块。

提示 3

最后检查等号条件是否和题设完全兼容。

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 2002 年第 5 题归入 inequality:不等式题:先判断等号形状,再选用均值、柯西、凸性、重排或归一化,把表达式压成可控的标准型。 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。P5 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。