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番外 · 题谱 · 2020 · P7

2020 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 2020 A7 algebra

Let nn and kk be positive integers. Prove that for a1,,an[1,2k]a_{1}, \ldots, a_{n} \in\left[1,2^{k}\right] one has i=1naia12++ai24kn\sum_{i=1}^{n} \frac{a_{i}}{\sqrt{a_{1}^{2}+\ldots+a_{i}^{2}}} \leq 4 \sqrt{k n}

nnkk 为正整数。证明对于 a1,,an[1,2k]a_{1}, \ldots, a_{n} \in\left[1,2^{k}\right]i=1naia12++ai24kn\sum_{i=1}^{n} \frac{a_{i}}{\sqrt{a_{1}^{2}+\ldots+a_{i}^{2}}} \leq 4 \sqrt{k n}

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。2020 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?