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番外 · 题谱 · 2017 · P7

2017 IMO Shortlist A7

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 2017 A7 algebra

Let a0,a1,a2,a_{0}, a_{1}, a_{2}, \ldots be a sequence of integers and b0,b1,b2,b_{0}, b_{1}, b_{2}, \ldots be a sequence of positive integers such that a0=0,a1=1a_{0}=0, a_{1}=1, and an+1={anbn+an1, if bn1=1anbnan1, if bn1>1 for n=1,2,a_{n+1}=\left\{\begin{array}{ll} a_{n} b_{n}+a_{n-1}, & \text { if } b_{n-1}=1 \\ a_{n} b_{n}-a_{n-1}, & \text { if } b_{n-1}>1 \end{array} \quad \text { for } n=1,2, \ldots\right. Prove that at least one of the two numbers a2017a_{2017} and a2018a_{2018} must be greater than or equal to 2017 . (Australia)

a0,a1,a2,a_{0}, a_{1}, a_{2}, \ldots 为整数序列,b0,b1,b2,b_{0}, b_{1}, b_{2}, \ldots 为正整数序列,使得 a0=0,a1=1a_{0}=0, a_{1}=1a_{n+1}=\left\{\begin{array}{ll} a_{n} b_{n}+a_{n-1}, & \text { if } b_{n-1}=1 \\ a_{n} b_{n}-a_{n-1}, & \text { if } b_{n-1}>1 \end{array} \quad \text { for } n=1,2, \ldots\right。 证明 a2017a_{2017}a2018a_{2018} 两个数字中至少有一个必须大于或等于 2017 。 (澳大利亚)

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 A7 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?