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番外 · 题谱 · 2018 · P2

2018 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 2018 A2 algebra

Find all positive integers n3n \geq 3 for which there exist real numbers a1,a2,,ana_{1}, a_{2}, \ldots, a_{n}, an+1=a1,an+2=a2a_{n+1}=a_{1}, a_{n+2}=a_{2} such that aiai+1+1=ai+2a_{i} a_{i+1}+1=a_{i+2} for all i=1,2,,ni=1,2, \ldots, n. (Slovakia)

找到存在实数 a1,a2,,ana_{1}, a_{2}, \ldots, a_{n}, an+1=a1,an+2=a2a_{n+1}=a_{1}, a_{n+2}=a_{2} 的所有正整数 n3n \geq 3 使得 aiai+1+1=ai+2a_{i} a_{i+1}+1=a_{i+2} 对于所有 i=1,2,,ni=1,2, \ldots, n。 (斯洛伐克)

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。2018 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?