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番外 · 题谱 · 2008 · P1

2008 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 2008 A1 algebra

Find all functions f:(0,)(0,)f:(0, \infty) \rightarrow(0, \infty) such that f(p)2+f(q)2f(r2)+f(s2)=p2+q2r2+s2\frac{f(p)^{2}+f(q)^{2}}{f\left(r^{2}\right)+f\left(s^{2}\right)}=\frac{p^{2}+q^{2}}{r^{2}+s^{2}} for all p,q,r,s>0p, q, r, s>0 with pq=rsp q=r s.

查找所有函数 f:(0,)(0,)f:(0, \infty) \rightarrow(0, \infty) 使得 f(p)2+f(q)2f(r2)+f(s2)=p2+q2r2+s2\frac{f(p)^{2}+f(q)^{2}}{f\left(r^{2}\right)+f\left(s^{2}\right)}=\frac{p^{2}+q^{2}}{r^{2}+s^{2}} 对于所有 p,q,r,s>0p, q, r, s>0pq=rsp q=r s

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。2008 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?