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番外 · 题谱 · 2003 · P6

2003 IMO 第 6 题

几何 / 组合 · P3/P6 · 超难题

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/2003/eng.pdf。本站于 2026-05-13 将 IMO 题谱生成范围校验至 2025 年。

IMO 2003 P6 geometrycombinatorics

A6 (USA) Let nn be a positive integer and let (x1,,xn),(y1,,yn)\left(x_{1}, \ldots, x_{n}\right),\left(y_{1}, \ldots, y_{n}\right) be two sequences of positive real numbers. Suppose (z2,z3,,z2n)\left(z_{2}, z_{3}, \ldots, z_{2 n}\right) is a sequence of positive real numbers such that zi+j2xiyj for all 1i,jnz_{i+j}^{2} \geq x_{i} y_{j} \quad \text { for all } 1 \leq i, j \leq n Let M=max{z2,,z2n}M=\max \left\{z_{2}, \ldots, z_{2 n}\right\}. Prove that (M+z2++z2n2n)2(x1++xnn)(y1++ynn).\left(\frac{M+z_{2}+\cdots+z_{2 n}}{2 n}\right)^{2} \geq\left(\frac{x_{1}+\cdots+x_{n}}{n}\right)\left(\frac{y_{1}+\cdots+y_{n}}{n}\right) .

A6 (美国) 令nn为正整数,并令(x1,,xn),(y1,,yn)\left(x_{1}, \ldots, x_{n}\right),\left(y_{1}, \ldots, y_{n}\right)为两个正实数序列。假设 (z2,z3,,z2n)\left(z_{2}, z_{3}, \ldots, z_{2 n}\right) 是正实数序列,使得 zi+j2xiyj for all 1i,jnz_{i+j}^{2} \geq x_{i} y_{j} \quad \text { for all } 1 \leq i, j \leq nM=\max \left\{z_{2}, \ldots, z_{2 n}\右\}。证明 (M+z2++z2n2n)2(x1++xnn)(y1++ynn)\left(\frac{M+z_{2}+\cdots+z_{2 n}}{2 n}\right)^{2} \geq\left(\frac{x_{1}+\cdots+x_{n}}{n}\right)\left(\frac{y_{1}+\cdots+y_{n}}{n}\right) 。

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

题面来自可核来源,本站补原创提示和解法骨架。 先把 2003 年第 6 题归入 geometry / combinatorics:几何结构题:先画出关键点线圆,寻找相似、角追、幂、面积或仿射变换中最稳定的量。 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。P6 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。

这题适合拿来练“先不看解答”的耐心:不要急着套大定理,先把题位、主题和题设中最硬的限制写成一行。1990 年以后的 P3/P6 在闲灯中单列为 extremely-hard,复盘时重点看关键引理从哪里冒出来。