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

1972 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/1972/eng.pdf。本站于 2026-05-13 将 IMO 题谱生成范围校验至 2025 年。

IMO 1972 P4 combinatorics

(GDR 1) Let n1,n2n_{1}, n_{2} be positive integers. Consider in a plane EE two disjoint sets of points M1M_{1} and M2M_{2} consisting of 2n12 n_{1} and 2n22 n_{2} points, respectively, and such that no three points of the union M1M2M_{1} \cup M_{2} are collinear. Prove that there exists a straightline gg with the following property: Each of the two half-planes determined by gg on EE ( gg not being included in either) contains exactly half of the points of M1M_{1} and exactly half of the points of M2M_{2}.

(GDR 1) 令 n1,n2n_{1}, n_{2} 为正整数。考虑在平面 EE 中,两个不相交的点集 M1M_{1}M2M_{2} 分别由 2n12 n_{1}2n22 n_{2} 点组成,并且并集 M1M2M_{1} \cup M_{2} 中没有三个点共线。证明存在一条直线gg,其性质如下:EE 上由gg 确定的两个半平面(gg 均不包含在内)中的每一个都恰好包含M1M_{1} 的一半点和M2M_{2} 的一半点。

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 1972 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。