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番外 · 题谱 · 2013 · P1

2013 Putnam A1

几何 · P1/P4 · 起手题

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/2013.pdf。

Putnam 2013 A1 geometry

Recall that a regular icosahedron is a convex polyhedron

having 12 vertices and 20 faces;

the faces are congruent equilateral triangles.

On each face of a regular icosahedron is written a nonnegative integer

such that the sum of all 20 integers is 39. Show that there are

two faces that share a vertex and have the same integer written on them.

回想一下,正二十面体是凸多面体

有12个顶点和20个面;

这些面是全等的等边三角形。

正二十面体的每个面上都写有一个非负整数

使得所有 20 个整数的和为 39。证明有

共享一个顶点并写有相同整数的两个面。

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。2013 年 Putnam A1 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?