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番外 · 题谱 · 2013 · P2

2013 USAMO 第 2 题

几何 · P2/P5 · 中段题

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 2013 P2 geometry

For a positive integer n3n\geq 3 plot nn equally spaced points around a circle. Label one of them AA, and place a marker at AA. One may move the marker forward in a clockwise direction to either the next point or the point after that. Hence there are a total of 2n2n distinct moves available; two from each point. Let ana_n count the number of ways to advance around the circle exactly twice, beginning and ending at AA, without repeating a move. Prove that an1+an=2na_{n-1}+a_n=2^n for all n4n\geq 4.

对于正整数 n3n\geq 3 围绕圆绘制 nn 个等距点。将其中一个标记为 AA,并在 AA 处放置一个标记。人们可以将标记沿顺时针方向向前移动到下一个点或下一个点。因此总共有 2n2n 可用的不同动作;每个点有两个。让 ana_n 计算在 AA 处开始和结束且不重复移动的情况下绕圆圈前进两次的方式数量。证明 an1+an=2na_{n-1}+a_n=2^n 对于所有 n4n\geq 4

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 USAMO P2 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?