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番外 · 题谱 · 2006 · P1

2006 IMO Shortlist A1

代数 · 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 2006 A1 algebra

A sequence of real numbers a0,a1,a2,a_{0}, a_{1}, a_{2}, \ldots is defined by the formula ai+1=aiai for i0a_{i+1}=\left\lfloor a_{i}\right\rfloor \cdot\left\langle a_{i}\right\rangle \quad \text { for } \quad i \geq 0 \text {; } here a0a_{0} is an arbitrary real number, ai\left\lfloor a_{i}\right\rfloor denotes the greatest integer not exceeding aia_{i}, and ai=aiai\left\langle a_{i}\right\rangle=a_{i}-\left\lfloor a_{i}\right\rfloor. Prove that ai=ai+2a_{i}=a_{i+2} for ii sufficiently large. (Estonia)

实数序列 a0,a1,a2,a_{0}, a_{1}, a_{2}, \ldots 由公式 a_{i+1}=\left\lfloor a_{i}\right\rfloor \cdot\left\langle a_{i}\right\rangle \quad \text { for } \quad i \geq 0 \text {; 定义这里a0a_{0}是任意实数,ai\left\lfloor a_{i}\right\rfloor表示不超过aia_{i}的最大整数,ai=aiai\left\langle a_{i}\right\rangle=a_{i}-\left\lfloor a_{i}\right\rfloor。证明 ai=ai+2a_{i}=a_{i+2} 对于 ii 足够大。 (爱沙尼亚)

提示 1

先把题面里的关系改写成一个干净的代数对象。

提示 2

寻找不变量、对称式或一个可以降次数的替换。

提示 3

最后用判别式、因式分解、单调性或构造把所有可能排完。

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。2006 年 IMO Shortlist A1 可先归入代数: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?