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番外 · 闲灯 / 国际数学奥林匹克 / P4 · combinatorics

1966 IMO 第 4 题

题面据 IMO 可核档案整理;中文题意为本站自译或改写,正式公式请以原始来源为准。PDF:https://www.imo-official.org/problems/1966/eng.pdf。本站于 2026-05-13 将 IMO 题谱生成范围校验至 2025 年。

IMO 1966 P4 combinatorics

Prove the following equality: 1sin2x+1sin4x+1sin8x++1sin2nx=cotxcot2nx\frac{1}{\sin 2 x}+\frac{1}{\sin 4 x}+\frac{1}{\sin 8 x}+\cdots+\frac{1}{\sin 2^{n} x}=\cot x-\cot 2^{n} x where nNn \in \mathbb{N} and xπZ/2kx \notin \pi \mathbb{Z} / 2^{k} for every kNk \in \mathbb{N}.

证明以下等式: 1sin2x+1sin4x+1sin8x++1sin2nx=cotxcot2nx\frac{1}{\sin 2 x}+\frac{1}{\sin 4 x}+\frac{1}{\sin 8 x}+\cdots+\frac{1}{\sin 2^{n} x}=\cot x-\cot 2^{n} x 其中 nNn \in \mathbb{N}xπZ/Nx \notin \pi \mathbb{Z} / \mathbb{N} 中的每 k2kk 为 2^{k}

提示 1

先决定要数什么对象,或把关系画成图。

提示 2

找一个极端对象、双计数式或不变量。

提示 3

把局部限制累加成全局矛盾或构造。

完整解答

题面来自可核来源,本站补原创提示和解法骨架。 先把 1966 年第 4 题归入 combinatorics:组合结构题:先把对象翻成集合、图、排列或计数过程,抓住不变量、极端对象和双计数入口。 完整解答的主线是先翻译题设,提取一个不变量或标准构型;第二步用提示阶梯里的入口建立关键等式;第三步把剩余情形分完,并回到题目要求检查边界和等号。P4 的题位也给出节奏提示:P1/P4 多半从直接观察起步,P2/P5 需要一个中间引理,P3/P6 则要把两个看似分开的条件接到同一个结构上。