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番外 · 题谱 · 2011 · P1

2011 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 2011 A1 algebra

For any set A={a1,a2,a3,a4}A=\left\{a_{1}, a_{2}, a_{3}, a_{4}\right\} of four distinct positive integers with sum sA=a1+a2+a3+a4s_{A}=a_{1}+a_{2}+a_{3}+a_{4}, let pAp_{A} denote the number of pairs (i,j)(i, j) with 1i<j41 \leq i<j \leq 4 for which ai+aja_{i}+a_{j} divides sAs_{A}. Among all sets of four distinct positive integers, determine those sets AA for which pAp_{A} is maximal.

对于任何由四个不同正整数组成的集合 A={a1,a2,a3,a4}A=\left\{a_{1}, a_{2}, a_{3}, a_{4}\right\},总和为 sA=a1+a2+a3+a4s_{A}=a_{1}+a_{2}+a_{3}+a_{4},设 pAp_{A} 表示 1i<j41 \leq i<j \leq 4 的对 (i,j)(i, j) 的数量,其中ai+aja_{i}+a_{j}sAs_{A}。在所有四个不同正整数的集合中,确定 AApAp_{A} 最大的集合。

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。2011 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?