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番外 · 闲灯 / 中国数学奥林匹克 / P1 · number-theory

1986 CMO 第 1 题

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题面据中国数学奥林匹克 / AoPS 可核档案整理;中文题意为本站自译,英文行为来源英译摘要,公式请以原始来源为准。

CMO 1986 P1 number-theory

We are given nn reals a1,a2,,ana_1,a_2,\cdots , a_n such that the sum of any two of them is non-negative. Prove that the following statement and its converse are both true: if nn non-negative reals x1,x2,,xnx_1,x_2,\cdots ,x_n satisfy x1+x2++xn=1x_1+x_2+\cdots +x_n=1 , then the inequality a1x1+a2x2++anxna1x12+a2x22++anxn2a_1x_1+a_2x_2+\cdots +a_nx_n\ge a_1x^2_1+ a_2x^2_2+\cdots + a_nx^2_n holds.

我们得到 nn 实数 a1,a2,,ana_1,a_2,\cdots , a_n ,使得它们中的任何两个之和都是非负的。证明以下命题及其逆命题均成立:如果 nn 个非负实数 x1,x2,,xnx_1,x_2,\cdots ,x_n 满足 x1+x2++xn=1x_1+x_2+\cdots +x_n=1 ,则不等式 a1x1+a2x2++anxna1x12+a2x22++anxn2a_1x_1+a_2x_2+\cdots +a_nx_n\ge a_1x^2_1+ a_2x^2_2+\cdots + a_nx^2_n 成立。

提示 1

先看模小素数、最大公因数或整除链。

提示 2

把整数条件转成同余方程或 p 进指数比较。

提示 3

若要存在性,用构造;若要唯一性,用最小反例或下降。

完整解答

题面已直接收录。先把 1986 年 CMO 第 1 题的条件整理成对象、关系、目标三部分;再沿提示寻找不变量、标准构型或关键变形;最后补齐边界情形,并回到原题要求核对。

CMO 题适合作为中文竞赛语感训练:先辨清题型,再把条件改写成一句可操作的话。