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番外 · 题谱 · 2009 · P1

2009 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 2009 A1 algebra

CZE Find the largest possible integer kk, such that the following statement is true: Let 2009 arbitrary non-degenerated triangles be given. In every triangle the three sides are colored, such that one is blue, one is red and one is white. Now, for every color separately, let us sort the lengths of the sides. We obtain b1b2b2009 the lengths of the blue sides, r1r2r2009 the lengths of the red sides,  and w1w2w2009 the lengths of the white sides. \begin{aligned} & b_{1} \leq b_{2} \\ & \leq \ldots \leq b_{2009} \quad \text { the lengths of the blue sides, } \\ r_{1} & \leq r_{2} \leq \ldots \leq r_{2009} \quad \text { the lengths of the red sides, } \\ \text { and } \quad w_{1} & \leq w_{2} \leq \ldots \leq w_{2009} \quad \text { the lengths of the white sides. } \end{aligned} Then there exist kk indices jj such that we can form a non-degenerated triangle with side lengths bj,rj,wjb_{j}, r_{j}, w_{j}

CZE 找到最大可能的整数 kk,使得以下陈述成立:给定 2009 个任意非退化三角形。每个三角形的三个边都有颜色,一条是蓝色,一条是红色,一条是白色。现在,对于每种颜色,让我们分别对边的长度进行排序。我们得到 b1b2b2009 蓝色边的长度, r1r2r2009 红色边的长度, 和 w1w2w2009 白边的长度。 \begin{aligned} & b_{1} \leq b_{2} \\ & \leq \ldots \leq b_{2009} \quad \text { 蓝色边的长度, } \\ r_{1} & \leq r_{2} \leq \ldots \leq r_{2009} \quad \text { 红色边的长度, } \\ \text {和 } \quad w_{1} & \leq w_{2} \leq \ldots \leq w_{2009} \quad \text { 白边的长度。 } \end{aligned} 那么存在kk个索引jj,这样我们就可以形成一个边长为bj,rj,wjb_{j}, r_{j}, w_{j}的非退化三角形。

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。2009 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?