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番外 · 题谱 · 2002 · P12

2002 IMO Shortlist S12

不等式 · P3/P6 · 压轴题

题面据 IMO Shortlist 可核档案整理;中文题意为本站自译,公式请以原始来源为准。

IMO Shortlist 2002 S12 inequality

Let a1,a2,a_1,a_2,\ldots be an infinite sequence of real numbers, for which there exists a real number cc with 0aic0\leq a_i\leq c for all ii , such that aiaj1i+jfor all i, j with ij.\left\lvert a_i-a_j \right\rvert\geq \frac{1}{i+j} \quad \text{for all }i,\ j \text{ with } i \neq j. Prove that c1c\geq1 .

a1,a2,a_1,a_2,\ldots 为无限实数序列,其中对于所有 ii 存在一个实数 cc,其中 0aic0\leq a_i\leq c ,使得 aiaj1i+j对于所有 i, j 且 ij\left\lvert a_i-a_j \right\rvert\geq \frac{1}{i+j} \quad \text{对于所有 }i,\ j \text{ 且 } i \neq j。 证明 c1c\geq1

提示 1

先猜等号形状,再看同次性、归一化和每一项的量纲。

提示 2

试着把式子拆成均值、柯西、凸性、重排或切线法可处理的块。

提示 3

最后检查等号条件和边界情形是否都与题设兼容。

完整解答

这页先给题面、题型和提示阶梯,完整证明留给读者逐步展开。2002 年 IMO Shortlist S12 可先归入不等式:第一步把题设翻成对象、条件、目标三行;第二步沿提示寻找不变量、标准构型或关键变形;第三步补齐边界情形,并回到题目原要求核对。

这题适合先独立想一轮再打开提示。不要急着搜索完整解答,先问自己:题面里最硬的限制是哪一句?