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番外 · 题谱 · 2004 · P1

2004 IMO Shortlist S01

不等式 · P1/P4 · 起手题

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 2004 S01 inequality

Let PP be a convex polygon. Prove that there exists a convex hexagon that is contained in PP and whose area is at least 34\frac34 of the area of the polygon PP .

*Alternative version.* Let PP be a convex polygon with n6n\geq 6 vertices. Prove that there exists a convex hexagon with **a)** vertices on the sides of the polygon (or)**b)** vertices among the vertices of the polygon

such that the area of the hexagon is at least 34\frac{3}{4} of the area of the polygon.

*Proposed by Ben Green and Edward Crane, United Kingdom*

PP 为凸多边形。证明存在一个包含在 PP 中的凸六边形,其面积至少为多边形 PP 面积的 34\frac34

*替代版本。* 令 PP 为具有 n6n\geq 6 个顶点的凸多边形。证明存在一个凸六边形,其多边形各边上有**a)**顶点(或多边形顶点中有**b)**顶点

使得六边形的面积至少为多边形面积的 34\frac{3}{4}

*由英国 Ben Green 和 Edward Crane 提议*

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。2004 年 IMO Shortlist S01 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?