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番外 · 题谱 · 2010 · P2

2010 IMO Shortlist A2

代数 · P2/P5 · 中段题

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 2010 A2 algebra

Let the real numbers a,b,c,da, b, c, d satisfy the relations a+b+c+d=6a+b+c+d=6 and a2+b2+c2+d2=12a^{2}+b^{2}+c^{2}+d^{2}=12. Prove that 364(a3+b3+c3+d3)(a4+b4+c4+d4)4836 \leq 4\left(a^{3}+b^{3}+c^{3}+d^{3}\right)-\left(a^{4}+b^{4}+c^{4}+d^{4}\right) \leq 48 (Ukraine)

令实数abcda、b、c、d满足关系a+b+c+d=6a+b+c+d=6a2+b2+c2+d2=12a^{2}+b^{2}+c^{2}+d^{2}=12。证明 364(a3+b3+c3+d3)(a4+b4+c4+d4)4836 \leq 4\left(a^{3}+b^{3}+c^{3}+d^{3}\right)-\left(a^{4}+b^{4}+c^{4}+d^{4}\right) \leq 48 (乌克兰)

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。2010 年 IMO Shortlist A2 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?