灯下 登录

2000 IMO 第 3 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/2000/eng.pdf。本站于 2026-05-13 将 IMO 题谱生成范围校验至 2025 年。

IMO 2000 P3 geometry

C3 (COL) Let n4n \geq 4 be a fixed positive integer. Given a set S=S= {P1,P2,,Pn}\left\{P_{1}, P_{2}, \ldots, P_{n}\right\} of points in the plane such that no three are collinear and no four concyclic, let at,1tna_{t}, 1 \leq t \leq n, be the number of circles PiPjPkP_{i} P_{j} P_{k} that contain PtP_{t} in their interior, and let m(S)=a1+a2++anm(S)=a_{1}+a_{2}+\cdots+a_{n} Prove that there exists a positive integer f(n)f(n), depending only on nn, such that the points of SS are the vertices of a convex polygon if and only if m(S)=f(n)m(S)=f(n).

C3 (COL) 令n4n \geq 4 为固定正整数。给定平面上的一组点 S=S= {P1,P2,,Pn}\left\{P_{1}, P_{2}, \ldots, P_{n}\right\},其中没有三个点共线,也没有四个点同圈,设 at,1tna_{t}, 1 \leq t \leq n 为内部包含 PtP_{t} 的圆 PiPjPkP_{i} P_{j} P_{k} 的数量,并令m(S)=a1+a2++anm(S)=a_{1}+a_{2}+\cdots+a_{n}证明存在一个正整数f(n)f(n),仅依赖于nn,使得SS的点是凸多边形的顶点当且仅当m(S)=f(n)m(S)=f(n)

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 2000 年第 3 题归入 geometry: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。P3 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。