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1997 APMO 第 3 题

题面据 APMO 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。

APMO 1997 P3 inequality

Given:

S=1+11+13+11+13+16++11+13+16++11993006S = 1 + \frac{1}{1 + \frac{1}{3}} + \frac{1}{1 + \frac{1}{3} + \frac{1} {6}} + \cdots + \frac{1}{1 + \frac{1}{3} + \frac{1}{6} + \cdots + \frac{1} {1993006}}

where the denominators contain partial sums of the sequence of reciprocals of triangular numbers (i.e. k=n(n+1)2k=\frac{n(n+1)}{2} for n=1n = 1 , 22 , \ldots , 19961996 ). Prove that S>1001S>1001 .

鉴于:

S=1+11+13+11+13+16++11+13+16++11993006S = 1 + \frac{1}{1 + \frac{1}{3}} + \frac{1}{1 + \frac{1}{3} + \frac{1} {6}} + \cdots + \frac{1}{1 + \frac{1}{3} + \frac{1}{6} + \cdots + \frac{1} {1993006}}

其中分母包含三角形数倒数序列的部分和(即 k=n(n+1)2k=\frac{n(n+1)}{2} 对于 n=1n = 122\ldots19961996 )。证明 S>1001S>1001

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。1997 年 APMO P3 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?