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番外 · 题谱 · 2004 · P10

2004 Putnam B4

几何 · P3/P6 · 压轴题

题面据 Putnam 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。 PDF:https://kskedlaya.org/putnam-archive/2004.pdf。

Putnam 2004 B4 geometry

Let nn be a positive integer, $n \ge

2,andput, and put\theta = 2 \pi / n$.

Define points Pk=(k,0)P_k = (k,0) in the xyxy-plane, for $k = 1, 2

, \dots, n$.

Let RkR_k be the map that rotates the plane counterclockwise by the

angle θ\theta about the point PkP_k. Let RR denote the map obtained

by applying, in order, R1R_1, then R2,R_2, \dots,

then RnR_n.

For an arbitrary point (x,y)(x,y), find, and simplify, the coordinates

of R(x,y)R(x,y).

nn 为正整数,$n \ge

2,并输入,并输入\theta = 2 \pi / n$。

xyxy 平面上定义点 Pk=(k,0)P_k = (k,0),其中 $k = 1, 2

, \点, n$。

RkR_k 为将平面逆时针旋转

关于点 PkP_k 的角度 θ\theta。让RR表示获得的地图

按顺序应用 R1R_1,然后应用 R2R_2、\dots

然后RnR_n

对于任意点 (x,y)(x,y),查找并简化坐标

R(x,y)R(x,y)

提示 1

先标出固定点、动点、角、圆和长度关系。

提示 2

尝试角追、相似、圆幂、面积比、反演或坐标化中的一种。

提示 3

把关键等式还原成标准定理,或补出一个让结构闭合的辅助点。

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。2004 年 Putnam B4 可先归入几何: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?