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2014 CMO 第 5 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 2014 P5 inequality

For non-empty number sets S,TS, T , define the sets S+T={s+t∣s∈S,t∈T}S+T=\{s+t\mid s\in S, t\in T\} and 2S={2s∣s∈S}2S=\{2s\mid s\in S\} .

Let nn be a positive integer, and A,BA, B be two non-empty subsets of {1,2…,n}\{1,2\ldots,n\} . Show that there exists a subset DD of A+BA+B such that

1) D+D⊆2(A+B)D+D\subseteq 2(A+B) ,

2) ∣D∣≥∣A∣⋅∣B∣2n|D|\geq\frac{|A|\cdot|B|}{2n} ,

where ∣X∣|X| is the number of elements of the finite set XX .

对于非空数集 S,TS, T ,定义集合 S+T={s+t∣s∈S,t∈T}S+T=\{s+t\mid s\in S, t\in T\} 和 2S={2s∣s∈S}2S=\{2s\mid s\in S\} 。

设 nn 为正整数,A,BA, B 为 {1,2…,n}\{1,2\ldots,n\} 的两个非空子集。表明存在 A+BA+B 的子集 DD,使得

1) D+D⊆2(A+B)D+D\subseteq 2(A+B) ,

2) ∣D∣≥∣A∣⋅∣B∣2n|D|\geq\frac{|A|\cdot|B|}{2n} ,

其中 ∣X∣|X| 是有限集 XX 的元素数量。

提示 1

先猜等号,再看每一项的量纲和同次性。

提示 2

试着归一化,或把式子拆成柯西、均值、凸性可处理的块。

提示 3

最后检查等号条件是否和题设完全兼容。

完整解答

题面已直接收录。先把 2014 年 CMO 第 5 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。