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番外 · 题谱 · 2021 · P6

2021 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/2021/eng.pdf。本站于 2026-05-13 将 IMO 题谱生成范围校验至 2025 年。

IMO 2021 P6 geometrycombinatorics

Let m2m \geq 2 be an integer, AA a finite set of integers (not necessarily positive) and B1,B2,,BmB_{1}, B_{2}, \ldots , B_{m} subsets of AA . Suppose that, for every k=1,2,,mk = 1, 2, \ldots , m , the sum of the elements of BkB_{k} is mkm^{k} . Prove that AA contains at least m2\frac{m}{2} elements.

m2m \geq 2 为整数, AA 为有限整数集(不一定为正数),以及 B1,B2,,BmB_{1}, B_{2}, \ldots , B_{m} AA 的子集。假设对于每个 k=1,2,,mk = 1, 2, \ldots , mBkB_{k} 的元素之和为 mkm^{k} 。证明AA至少包含m2\frac{m}{2}元素。

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 2021 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。