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番外 · 题谱 · 2017 · P5

2017 IMO Shortlist A5

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 2017 A5 algebra

An integer n3n \geq 3 is given. We call an nn-tuple of real numbers (x1,x2,,xn)\left(x_{1}, x_{2}, \ldots, x_{n}\right) Shiny if for each permutation y1,y2,,yny_{1}, y_{2}, \ldots, y_{n} of these numbers we have i=1n1yiyi+1=y1y2+y2y3+y3y4++yn1yn1\sum_{i=1}^{n-1} y_{i} y_{i+1}=y_{1} y_{2}+y_{2} y_{3}+y_{3} y_{4}+\cdots+y_{n-1} y_{n} \geq-1 Find the largest constant K=K(n)K=K(n) such that 1i<jnxixjK\sum_{1 \leq i<j \leq n} x_{i} x_{j} \geq K holds for every Shiny nn-tuple (x1,x2,,xn)\left(x_{1}, x_{2}, \ldots, x_{n}\right).

给出一个整数 n3n \geq 3。如果对于这些数字的每个排列 y1,y2,,yny_{1}, y_{2}, \ldots, y_{n} 我们有 $$ \sum_{i=1}^{n-1} y_{i} y_{i+1}=y_{1} ,我们称 nn 实数元组 (x1,x2,,xn)\left(x_{1}, x_{2}, \ldots, x_{n}\right) 为闪亮y_{2}+y_{2} y_{3}+y_{3} y_{4}+\cdots+y_{n-1} y_{n} \geq-1 $$ 找到最大常数 K=K(n)K=K(n),使得 1i<jnxixjK\sum_{1 \leq i<j \leq n} x_{i} x_{j} \geq K 对每个闪亮 nn 元组都成立(x1,x2,,xn)\left(x_{1}, x_{2}, \ldots, 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。2017 年 IMO Shortlist A5 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?