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番外 · 题谱 · 2013 · P3

2013 USAMO 第 3 题

几何 · 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 2013 P3 geometry

Let nn be a positive integer. There are n(n+1)2\tfrac{n(n+1)}{2} marks, each with a black side and a white side, arranged into an equilateral triangle, with the biggest row containing nn marks. Initially, each mark has the black side up. An operation is to choose a line parallel to the sides of the triangle, and flipping all the marks on that line. A configuration is called admissible if it can be obtained from the initial configuration by performing a finite number of operations. For each admissible configuration CC, let f(C)f(C) denote the smallest number of operations required to obtain CC from the initial configuration. Find the maximum value of f(C)f(C), where CC varies over all admissible configurations.

nn 为正整数。有 n(n+1)2\tfrac{n(n+1)}{2} 个标记,每个标记都有黑边和白边,排列成等边三角形,最大的一行包含 nn 个标记。最初,每个标记的黑色面朝上。操作是选择一条与三角形各边平行的线,然后翻转该线上的所有标记。如果可以通过执行有限数量的操作从初始配置获得该配置,则该配置被称为可接受的。对于每个允许的配置 CC,让 f(C)f(C) 表示从初始配置获得 CC 所需的最小操作数。求 f(C)f(C) 的最大值,其中 CC 在所有允许的配置中变化。

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 P3 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?