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番外 · 题谱 · 2016 · P8

2016 IMO Shortlist A8

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 2016 A8 algebra

Determine the largest real number aa such that for all n1n \geq 1 and for all real numbers x0,x1,,xnx_{0}, x_{1}, \ldots, x_{n} satisfying 0=x0<x1<x2<<xn0=x_{0}<x_{1}<x_{2}<\cdots<x_{n}, we have 1x1x0+1x2x1++1xnxn1a(2x1+3x2++n+1xn).\frac{1}{x_{1}-x_{0}}+\frac{1}{x_{2}-x_{1}}+\cdots+\frac{1}{x_{n}-x_{n-1}} \geq a\left(\frac{2}{x_{1}}+\frac{3}{x_{2}}+\cdots+\frac{n+1}{x_{n}}\right) .

确定最大实数 aa,使得对于所有 n1n \geq 1 和所有满足 0=x0<x1<x2<<xn0=x_{0}<x_{1}<x_{2}<\cdots<x_{n} 的实数 x0,x1,,xnx_{0}, x_{1}, \ldots, x_{n},我们有 1x1x0+1x2x1++1xnxn1a(2x1+3x2++n+1xn)\frac{1}{x_{1}-x_{0}}+\frac{1}{x_{2}-x_{1}}+\cdots+\frac{1}{x_{n}-x_{n-1}} \geq a\left(\frac{2}{x_{1}}+\frac{3}{x_{2}}+\cdots+\frac{n+1}{x_{n}}\right) 。

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。2016 年 IMO Shortlist A8 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?