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番外 · 题谱 · 2023 · P5

2023 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/2023/eng.pdf。本站于 2026-05-13 将 IMO 题谱生成范围校验至 2025 年。

IMO 2023 P5 inequality

Let nn be a positive integer. A Japanese triangle consists of 1+2++n1 + 2 + \dots +n circles arranged in an equilateral triangular shape such that for each 1in1\leq i\leq n , the ithi^{\mathrm{th}} row contains exactly ii circles, exactly one of which is colored red. A ninja path in a Japanese triangle is a sequence of nn circles obtained by starting in the top row, then repeatedly going from a circle to one of the two circles immediately below it and finishing in the bottom row. Here is an example of a Japanese triangle with n=6n = 6 , along with a ninja path in that triangle containing two red circles.

In terms of nn , find the greatest kk such that in each Japanese triangle there is a ninja path containing at least kk red circles.

nn 为正整数。日本三角形由以等边三角形排列的 1+2++n1 + 2 + \dots +n 个圆组成,因此对于每个 1in1\leq i\leq nithi^{\mathrm{th}} 行恰好包含 ii 个圆,其中一个圆为红色。日本三角形中的忍者路径是一系列 nn 个圆圈,从顶行开始,然后重复地从一个圆圈移动到紧邻其下方的两个圆圈之一,最后在底行结束。这是一个 n=6n = 6 的日本三角形示例,以及该三角形中包含两个红色圆圈的忍者路径。

根据 nn ,找到最大的 kk ,使得每个日本三角形中都有一条包含至少 kk 个红色圆圈的忍者路径。

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 2023 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。