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番外 · 题谱 · 2021 · P5

2021 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 2021 A5 algebra

Let n2n \geq 2 be an integer, and let a1,a2,,ana_{1}, a_{2}, \ldots, a_{n} be positive real numbers such that a1+a2++an=1a_{1}+a_{2}+\cdots+a_{n}=1. Prove that k=1nak1ak(a1+a2++ak1)2<13\sum_{k=1}^{n} \frac{a_{k}}{1-a_{k}}\left(a_{1}+a_{2}+\cdots+a_{k-1}\right)^{2}<\frac{1}{3}

n2n \geq 2 为整数,并令 a1,a2,,ana_{1}, a_{2}, \ldots, a_{n} 为正实数,使得 a1+a2++an=1a_{1}+a_{2}+\cdots+a_{n}=1。证明 k=1nak1ak(a1+a2++ak1)2<13\sum_{k=1}^{n} \frac{a_{k}}{1-a_{k}}\left(a_{1}+a_{2}+\cdots+a_{k-1}\right)^{2}<\frac{1}{3}

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。2021 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?