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番外 · 题谱 · 2009 · P6

2009 IMO Shortlist A6

代数 · P3/P6 · 压轴题

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 A6 algebra

USA Suppose that s1,s2,s3,s_{1}, s_{2}, s_{3}, \ldots is a strictly increasing sequence of positive integers such that the subsequences ss1,ss2,ss3, and ss1+1,ss2+1,ss3+1,s_{s_{1}}, s_{s_{2}}, s_{s_{3}}, \ldots \quad \text { and } \quad s_{s_{1}+1}, s_{s_{2}+1}, s_{s_{3}+1}, \ldots are both arithmetic progressions. Prove that s1,s2,s3,s_{1}, s_{2}, s_{3}, \ldots is itself an arithmetic progression.

USA 假设 s1,s2,s3,s_{1}, s_{2}, s_{3}, \ldots 是严格递增的正整数序列,使得子序列 ss1,ss2,ss3, 和 ss1+1ss2+1ss3+1s_{s_{1}}, s_{s_{2}}, s_{s_{3}}, \ldots \quad \text { 和 } \quad s_{s_{1}+1}, s_{s_{2}+1}、s_{s_{3}+1}、\ldots 都是算术级数。证明 s1,s2,s3,s_{1}, s_{2}, s_{3}, \ldots 本身是算术级数。

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 A6 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?