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番外 · 题谱 · 2000 · P6

2000 USAMO 第 6 题

不等式 · P3/P6 · 压轴题

题面据 USAMO 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。

USAMO 2000 P6 inequality

Let a1,b1,a2,b2,,an,bna_1, b_1, a_2, b_2, \dots , a_n, b_n be nonnegative real numbers. Prove that

$$

\sum_{i, j = 1}^{n} \min\{a_ia_j, b_ib_j\} \le \sum_{i, j = 1}^{n} \min\{a_ib_j, a_jb_i\}.

$$

a1,b1,a2,b2,,an,bna_1, b_1, a_2, b_2, \dots , a_n, b_n 为非负实数。证明

i,j=1nmin{aiaj,bibj}i,j=1nmin{aibj,ajbi}\sum_{i, j = 1}^{n} \min\{a_ia_j, b_ib_j\} \le \sum_{i, j = 1}^{n} \min\{a_ib_j, a_jb_i\}。

提示 1

先猜等号形状,再看同次性、归一化和每一项的量纲。

提示 2

试着把式子拆成均值、柯西、凸性、重排或切线法可处理的块。

提示 3

最后检查等号条件和边界情形是否都与题设兼容。

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。2000 年 USAMO P6 可先归入不等式: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?