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番外 · 闲灯 / 国际数学奥林匹克 / P1 · number-theory

2003 IMO 第 1 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/2003/eng.pdf。本站于 2026-05-13 将 IMO 题谱生成范围校验至 2025 年。

IMO 2003 P1 number-theory

A1 (USA) Let aij,i=1,2,3,j=1,2,3a_{i j}, i=1,2,3, j=1,2,3, be real numbers such that aija_{i j} is positive for i=ji=j and negative for iji \neq j. Prove that there exist positive real numbers c1,c2,c3c_{1}, c_{2}, c_{3} such that the numbers a11c1+a12c2+a13c3,a21c1+a22c2+a23c3,a31c1+a32c2+a33c3a_{11} c_{1}+a_{12} c_{2}+a_{13} c_{3}, \quad a_{21} c_{1}+a_{22} c_{2}+a_{23} c_{3}, \quad a_{31} c_{1}+a_{32} c_{2}+a_{33} c_{3} are all negative, all positive, or all zero.

A1 (美国) 设 aij,i=1,2,3,j=1,2,3a_{i j}, i=1,2,3, j=1,2,3 为实数,使得 aija_{i j} 对于 i=ji=j 为正,对于 iji \neq j 为负。证明存在正实数 c1,c2,c3c_{1}, c_{2}, c_{3} 使得数 a11c1+a12c2+a13c3,a21c1+a22c2+a23c3,a31c1+a32c2+a33c3a_{11} c_{1}+a_{12} c_{2}+a_{13} c_{3}, \quad a_{21} c_{1}+a_{22} c_{2}+a_{23} c_{3}, \quad a_{31} c_{1}+a_{32} c_{2}+a_{33} c_{3} 全部为负、全部为正或全部为零。

提示 1

先看模小素数、最大公因数或整除链。

提示 2

把整数条件转成同余方程或 p 进指数比较。

提示 3

若要存在性,用构造;若要唯一性,用最小反例或下降。

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 2003 年第 1 题归入 number theory:数论结构题:先看同余、整除、最大公因数和 p 进赋值,再用构造或反证把整数条件锁紧。 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。P1 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。