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番外 · 题谱 · 2012 · P1

2012 USAMO 第 1 题

几何 · P1/P4 · 起手题

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 2012 P1 geometry

Find all integers n3n \ge 3 such that among any nn positive real numbers a1a_1, a2a_2, \dots, ana_n with

max(a1,a2,,an)nmin(a1,a2,,an),\max(a_1, a_2, \dots, a_n) \le n \cdot \min(a_1, a_2, \dots, a_n),

there exist three that are the side lengths of an acute triangle.

查找所有整数 n3n \ge 3,使得在任意 nn 正实数 a1a_1a2a_2\dotsana_n 中,

max(a1,a2,,an)nmin(a1,a2,,an),\max(a_1, a_2, \dots, a_n) \le n \cdot \min(a_1, a_2, \dots, a_n),

存在三个锐角三角形的边长。

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。2012 年 USAMO P1 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?