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

2012 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/2012/eng.pdf。本站于 2026-05-13 将 IMO 题谱生成范围校验至 2025 年。

IMO 2012 P4 combinatorics

Find all functions f:ZZf: \mathbb{Z} \to \mathbb{Z} such that, for all integers aa , bb , cc that satisfy a+b+c=0a + b + c = 0 , the following equality holds:

f(a)2+f(b)2+f(c)2=2f(a)f(b)+2f(b)f(c)+2f(c)f(a).f(a)^{2} + f(b)^{2} + f(c)^{2} = 2f(a)f(b) + 2f(b)f(c) + 2f(c)f(a).

查找所有函数 f:ZZf: \mathbb{Z} \to \mathbb{Z} ,使得对于满足 a+b+c=0a + b + c = 0 的所有整数 aabbcc ,以下等式成立:

f(a)2+f(b)2+f(c)2=2f(a)f(b)+2f(b)f(c)+2f(c)f(a)f(a)^{2} + f(b)^{2} + f(c)^{2} = 2f(a)f(b) + 2f(b)f(c) + 2f(c)f(a)。

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 2012 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。