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

2007 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/2007/eng.pdf。本站于 2026-05-13 将 IMO 题谱生成范围校验至 2025 年。

IMO 2007 P1 number-theory

Real numbers a1a_{1} , a2a_{2} , ..., ana_{n} are fixed. For each 1in1 \leq i \leq n we let di=max{aj:1ji}min{aj:ijn}d_{i} = \max \{a_{j} : 1 \leq j \leq i\} - \min \{a_{j} : i \leq j \leq n\} and let d=max{di:1in}d = \max \{d_{i} : 1 \leq i \leq n\} .

(a) Prove that for any real numbers x1xnx_{1} \leq \dots \leq x_{n} we have

max{xiai:1in}12d.\max \left\{|x_{i} - a_{i}|:1\leq i\leq n\right\} \geq \frac{1}{2} d.

(b) Moreover, show that there exists some choice of x1xnx_{1} \leq \dots \leq x_{n} which achieves equality.

实数 a1a_{1}a2a_{2} 、 ...、 ana_{n} 是固定的。对于每个 1in1 \leq i \leq n,我们令 di=max{aj:1ji}min{aj:ijn}d_{i} = \max \{a_{j} : 1 \leq j \leq i\} - \min \{a_{j} : i \leq j \leq n\} 并令 d=max{di:1in}d = \max \{d_{i} : 1 \leq i \leq n\}

(a) 证明对于任何实数 x1xnx_{1} \leq \dots \leq x_{n} 我们有

max{xiai:1in}12d.\max \left\{|x_{i} - a_{i}|:1\leq i\leq n\right\} \geq \frac{1}{2} d.

(b) 此外,证明存在一些可以实现相等的 x1xnx_{1} \leq \dots \leq x_{n} 的选择。

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 2007 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。