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番外 · 闲灯 / 中国数学奥林匹克 / P6 · geometry / combinatorics

1992 CMO 第 6 题

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 1992 P6 geometrycombinatorics

Let sequence {a1,a2,}\{a_1,a_2,\dots \} with integer terms satisfy the following conditions:

1) an+1=3an3an1+an2,n=2,3,a_{n+1}=3a_n-3a_{n-1}+a_{n-2}, n=2,3,\dots ;

2) 2a1=a0+a222a_1=a_0+a_2-2 ;

3) for arbitrary natural number mm , there exist mm consecutive terms ak,ak1,,ak+m1a_k, a_{k-1}, \dots ,a_{k+m-1} among the sequence such that all such mm terms are perfect squares.

Prove that all terms of the sequence {a1,a2,}\{a_1,a_2,\dots \} are perfect squares.

设整数项的序列{a1,a2,}\{a_1,a_2,\dots \}满足以下条件:

1) an+1=3an3an1+an2,n=2,3,a_{n+1}=3a_n-3a_{n-1}+a_{n-2}, n=2,3,\dots;

2) 2a1=a0+a222a_1=a_0+a_2-2;

3) 对于任意自然数 mm ,序列中存在 mm 个连续项 ak,ak1,,ak+m1a_k, a_{k-1}, \dots ,a_{k+m-1} ,使得所有这些 mm 项都是完全平方数。

证明序列 {a1,a2,}\{a_1,a_2,\dots \} 的所有项都是完全平方数。

提示 1

先标出所有固定量和会变化的点。

提示 2

尝试角追、相似、圆幂、面积比或坐标化中的一种。

提示 3

把关键等式还原成一个标准定理或一个可构造的辅助点。

完整解答

题面已直接收录。先把 1992 年 CMO 第 6 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。