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2025 APMO 第 4 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 2025 P4 geometry

Let n3n \geq 3 be an integer. There are nn cells on a circle, and each cell is assigned either 0 or 1. There is a rooster on one of these cells, and it repeats the following operations:

If the rooster is on a cell assigned 0, it changes the assigned number to 1 and moves to the next cell counterclockwise. If the rooster is on a cell assigned 1, it changes the assigned number to 0 and moves to the cell after the next cell counterclockwise.

Prove that the following statement holds true after sufficiently many operations:

If the rooster is on a cell CC , then the rooster would go around the circle exactly three times, stopping again at CC . Moreover, every cell would be assigned the same number as it was assigned right before the rooster went around the circle 3 times.

n3n \geq 3 为整数。一个圆上有 nn 个单元格,每个单元格分配为 0 或 1。其中一个单元格上有一只公鸡,它重复以下操作:

如果公鸡位于分配为 0 的单元格上,它会将分配的数字更改为 1 并逆时针移动到下一个单元格。如果公鸡位于分配为 1 的单元格上,它会将分配的数字更改为 0 并逆时针移动到下一个单元格之后的单元格。

经过足够多的操作后证明以下陈述成立:

如果公鸡位于 CC 单元格上,那么公鸡将恰好绕圈三圈,再次停在 CC 处。此外,每个单元格都会分配与公鸡绕圈 3 圈之前分配的编号相同的编号。

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。2025 年 APMO P4 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?