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番外 · 题谱 · 2016 · P6

2016 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/2016/eng.pdf。本站于 2026-05-13 将 IMO 题谱生成范围校验至 2025 年。

IMO 2016 P6 geometrycombinatorics

There are n2n\geq 2 line segments in the plane such that every two segments cross and no three segments meet at a point. Geoff has to choose an endpoint of each segment and place a frog on it facing the other endpoint. Then he will clap his hands n1n - 1 times. Every time he claps, each frog will immediately jump forward to the next intersection point on its segment. Frogs never change the direction of their jumps. Geoff wishes to place the frogs in such a way that no two of them will ever occupy the same intersection point at the same time.

(a) Prove that Geoff can always fulfill his wish if nn is odd.

(b) Prove that Geoff can never fulfill his wish if nn is even.

平面中有 n2n\geq 2 条线段,每两条线段相交,且没有三条线段交于一点。杰夫必须选择每个线段的一个端点,并在其上面向另一个端点放置一只青蛙。然后他会拍手 n1n - 1 次。每次他拍手,每只青蛙都会立即向前跳到其线段上的下一个交点。青蛙永远不会改变跳跃的方向。杰夫希望以这样的方式放置青蛙,使得它们中的任何两个都不会同时占据同一个交叉点。

(a) 证明如果 nn 是奇数,Geoff 总能实现他的愿望。

(b) 证明如果 nn 是偶数,Geoff 永远无法实现他的愿望。

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 2016 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。