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番外 · 题谱 · 2007 · P1

2007 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 2007 A1 algebra

Given a sequence a1,a2,,ana_{1}, a_{2}, \ldots, a_{n} of real numbers. For each i(1in)i(1 \leq i \leq n) define di=max{aj:1ji}min{aj:ijn}d_{i}=\max \left\{a_{j}: 1 \leq j \leq i\right\}-\min \left\{a_{j}: i \leq j \leq n\right\} and let d=max{di:1in}d=\max \left\{d_{i}: 1 \leq i \leq n\right\} (a) Prove that for arbitrary real numbers x1x2xnx_{1} \leq x_{2} \leq \ldots \leq x_{n}, max{xiai:1in}d2\max \left\{\left|x_{i}-a_{i}\right|: 1 \leq i \leq n\right\} \geq \frac{d}{2} (b) Show that there exists a sequence x1x2xnx_{1} \leq x_{2} \leq \ldots \leq x_{n} of real numbers such that we have equality in (1). (New Zealand)

给定实数序列 a1,a2,,ana_{1}, a_{2}, \ldots, a_{n}。对于每个 i(1in)i(1 \leq i \leq n) 定义 di=max{aj:1ji}min{aj:ijn}d_{i}=\max \left\{a_{j}: 1 \leq j \leq i\right\}-\min \left\{a_{j}: i \leq j \leq n\right\} 并设 d=max{di:1in}d=\max \left\{d_{i}: 1 \leq i \leq n\right\} (a) 证明对于任意实数 x1x2xnx_{1} \leq x_{2} \leq \ldots \leq x_{n}, max{xiai:1in}d2\max \left\{\left|x_{i}-a_{i}\right|: 1 \leq i \leq n\right\} \geq \frac{d}{2} (b) 证明存在序列 x1x2xnx_{1} \leq x_{2} \leq \ldots \leq x_{n} 的实数使得我们在 (1) 中相等。 (新西兰)

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。2007 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?