灯下 登录
番外 · 题谱 · 2009 · P3

2009 IMO 第 3 题

几何 · 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/2009/eng.pdf。本站于 2026-05-13 将 IMO 题谱生成范围校验至 2025 年。

IMO 2009 P3 geometry

Suppose that s1,s2,s3,s_{1},s_{2},s_{3},\ldots is a strictly increasing sequence of positive integers such that the sub-sequences ss1s_{s_{1}} , ss2s_{s_{2}} , ss3s_{s_{3}} , ...and ss1+1s_{s_{1} + 1} , ss2+1s_{s_{2} + 1} , ss3+1s_{s_{3} + 1} , ...are both arithmetic progressions. Prove that the sequence s1s_{1} , s2s_{2} , s3s_{3} , ...is itself an arithmetic progression.

假设 s1,s2,s3,s_{1},s_{2},s_{3},\ldots 是一个严格递增的正整数序列,使得子序列 ss1s_{s_{1}}ss2s_{s_{2}}ss3s_{s_{3}} 、...和 ss1+1s_{s_{1} + 1}ss2+1s_{s_{2} + 1}ss3+1s_{s_{3} + 1} , ...都是算术级数。证明序列 s1s_{1} , s2s_{2} , s3s_{3} , ...本身是一个算术级数。

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 2009 年第 3 题归入 geometry: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。P3 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。