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番外 · 闲灯 / 国际数学奥林匹克 / P5 · geometry / combinatorics

1994 IMO 第 5 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/1994/eng.pdf。本站于 2026-05-13 将 IMO 题谱生成范围校验至 2025 年。

IMO 1994 P5 geometrycombinatorics

A5 (POL) Let f(x)=x2+12xf(x)=\frac{x^{2}+1}{2 x} for x0x \neq 0. Define f(0)(x)=xf^{(0)}(x)=x and f(n)(x)=f^{(n)}(x)= f(f(n1)(x))f\left(f^{(n-1)}(x)\right) for all positive integers nn and x0x \neq 0. Prove that for all nonnegative integers nn and x1,0x \neq-1,0, or 1 , f(n)(x)f(n+1)(x)=1+1f((x+1x1)2n)\frac{f^{(n)}(x)}{f^{(n+1)}(x)}=1+\frac{1}{f\left(\left(\frac{x+1}{x-1}\right)^{2^{n}}\right)}

A5 (POL) 设 f(x)=x2+12xf(x)=\frac{x^{2}+1}{2 x}x0x \neq 0。为所有正整数 nnx0x \neq 0 定义 f(0)(x)=xf^{(0)}(x)=xf(n)(x)=f^{(n)}(x)= f(f(n1)(x))f\left(f^{(n-1)}(x)\right)。证明对于所有非负整数 nnx1,0x \neq-1,0 或 1 , f(n)(x)f(n+1)(x)=1+1f((x+1x1)2n)\frac{f^{(n)}(x)}{f^{(n+1)}(x)}=1+\frac{1}{f\left(\left(\frac{x+1}{x-1}\right)^{2^{n}}\right)}

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

题面来自可核来源,本站补原创提示和解法骨架。 先把 1994 年第 5 题归入 geometry / combinatorics:几何结构题:先画出关键点线圆,寻找相似、角追、幂、面积或仿射变换中最稳定的量。 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。P5 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。

这题适合拿来练“先不看解答”的耐心:不要急着套大定理,先把题位、主题和题设中最硬的限制写成一行。1994 P5 的等距集合很适合作为“有限几何构型”的经典样本。