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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / S09 · combinatorics

2000 IMO Shortlist S09

题面据 IMO Shortlist 可核档案整理;中文题意为本站自译,公式请以原始来源为准。

IMO Shortlist 2000 S09 combinatorics

A nonempty set AA of real numbers is called a B3B_3 -set if the conditions a1,a2,a3,a4,a5,a6Aa_1, a_2, a_3, a_4, a_5, a_6 \in A and a1+a2+a3=a4+a5+a6a_1 + a_2 + a_3 = a_4 + a_5 + a_6 imply that the sequences (a1,a2,a3)(a_1, a_2, a_3) and (a4,a5,a6)(a_4, a_5, a_6) are identical up to a permutation. Let A={a0=0<a1<a2<}A = \{a_0 = 0 < a_1 < a_2 < \cdots \} , B={b0=0<b1<b2<}B = \{b_0 = 0 < b_1 < b_2 < \cdots \} be infinite sequences of real numbers with D(A)=D(B),D(A) = D(B), where, for a set XX of real numbers, D(X)D(X) denotes the difference set {xyx,yX}.\{|x-y|\mid x, y \in X \}. Prove that if AA is a B3B_3 -set, then A=B.A = B.

如果条件 a1,a2,a3,a4,a5,a6Aa_1, a_2, a_3, a_4, a_5, a_6 \in Aa1+a2+a3=a4+a5+a6a_1 + a_2 + a_3 = a_4 + a_5 + a_6 意味着序列 (a1,a2,a3)(a_1, a_2, a_3)(a4,a5,a6)(a_4, a_5, a_6) 相同,则实数的非空集合 AA 称为 B3B_3 -set到一个排列。设 A={a0=0<a1<a2<}A = \{a_0 = 0 < a_1 < a_2 < \cdots \}B={b0=0<b1<b2<}B = \{b_0 = 0 < b_1 < b_2 < \cdots \} 为无限实数序列,D(A)=D(B),D(A) = D(B), 其中,对于一组 XX 实数,D(X)D(X) 表示差集 {xyx,yX}.\{|x-y|\mid x, y \in X \}. 证明如果 AAB3B_3 集合,则 A=B.A = B.

提示 1

先决定对象是什么:集合、图、排列、颜色、路径,还是一次操作后的状态。

提示 2

找一个极端对象、双计数式、不变量,或把限制转成图上的局部条件。

提示 3

把局部限制累加成全局矛盾,或给出覆盖全部情形的构造。

完整解答

这页先给题面、题型和提示阶梯,完整证明留给读者逐步展开。2000 年 IMO Shortlist S09 可先归入组合:第一步把题设翻成对象、条件、目标三行;第二步沿提示寻找不变量、标准构型或关键变形;第三步补齐边界情形,并回到题目原要求核对。

这题适合先独立想一轮再打开提示。不要急着搜索完整解答,先问自己:题面里最硬的限制是哪一句?