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

2025 CMO 第 6 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 2025 P6 combinatorics

Let a1,a2,…,ana_1, a_2, \ldots, a_n be real numbers such that ∑i=1nai=n\sum_{i=1}^n a_i = n , ∑i=1nai2=2n\sum_{i = 1}^n a_i^2 = 2n , ∑i=1nai3=3n\sum_{i=1}^n a_i^3 = 3n .

(i) Find the largest constant CC , such that for all n≥4n \geq 4 , max⁡{a1,a2,…,an}−min⁡{a1,a2,…,an}≥C.\max \left\{ a_1, a_2, \ldots, a_n \right\} - \min \left\{ a_1, a_2, \ldots, a_n \right\} \geq C.

(ii) Prove that there exists a positive constant C2C_2 , such that max⁡{a1,a2,…,an}−min⁡{a1,a2,…,an}≥C+C2n−32,\max \left\{ a_1, a_2, \ldots, a_n \right\} - \min \left\{ a_1, a_2, \ldots, a_n \right\} \geq C + C_2 n^{-\frac 32},where CC is the constant determined in (i).

令 a1,a2,…,ana_1, a_2, \ldots, a_n 为实数,使得 ∑i=1nai=n\sum_{i=1}^n a_i = n 、 ∑i=1nai2=2n\sum_{i = 1}^n a_i^2 = 2n 、 ∑i=1nai3=3n\sum_{i=1}^n a_i^3 = 3n 。

(i) 找到最大常数 CC ,使得对于所有 n≥4n \geq 4 , max⁡{a1,a2,…,an}−min⁡{a1,a2,…,an}≥C。\max \left\{ a_1, a_2, \ldots, a_n \right\} - \min \left\{ a_1, a_2, \ldots, a_n \right\} \geq C。

(ii) 证明存在正常数 C2C_2 ,使得 max⁡{a1,a2,…,an}−min⁡{a1,a2,…,an}≥C+C2n−32,\max \left\{ a_1, a_2, \ldots, a_n \right\} - \min \left\{ a_1, a_2, \ldots, a_n \right\} \geq C + C_2 n^{-\frac 32},其中 CC 是 (i) 中确定的常数。

提示 1

先说出现象:哪些量会变,哪些约束不会变。

提示 2

找守恒量、相似关系、平衡条件或不变量,不急着代公式。

提示 3

把物理图景或谜题结构翻成一个最小方程组,再处理边界情况。

完整解答

题面已直接收录。先把 2025 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。

这类题最怕一上来套公式。先把图景或语言条件说清楚,答案通常会少绕很多路。