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1997 APMO 第 5 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 P5 geometry

Suppose that nn people A1A_1 , A2A_2 , \ldots , AnA_n , ( n3n \geq 3 ) are seated in a circle and that AiA_i has aia_i objects such that

a1+a2++an=nNa_1 + a_2 + \cdots + a_n = nN

where NN is a positive integer. In order that each person has the same number of objects, each person AiA_i is to give or to receive a certain number of objects to or from its two neighbours Ai1A_{i-1} and Ai+1A_{i+1} . (Here An+1A_{n+1} means A1A_1 and AnA_n means A0A_0 .) How should this redistribution be performed so that the total number of objects transferred is minimum?

假设 nnA1A_1A2A_2\ldotsAnA_n 、 ( n3n \geq 3 ) 围坐成一圈,并且 AiA_iaia_i 物体,使得

a1+a2++an=nNa_1 + a_2 + \cdots + a_n = nN

其中 NN 是正整数。为了使每个人拥有相同数量的物体,每个人 AiA_i 需要向其两个邻居 Ai1A_{i-1}Ai+1A_{i+1} 给予或从其接收一定数量的物体。 (这里 An+1A_{n+1} 表示 A1A_1AnA_n 表示 A0A_0 。)应该如何执行这种重新分配,以使传输的对象总数最小?

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。1997 年 APMO P5 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?