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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / S21 · geometry

2002 IMO Shortlist S21

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 2002 S21 geometry

Let nn be an even positive integer. Show that there is a permutation (x1,x2,,xn)\left(x_{1},x_{2},\ldots,x_{n}\right) of (1,2,,n)\left(1,\,2,\,\ldots,n\right) such that for every i{1, 2, ..., n}i\in\left\{1,\ 2,\ ...,\ n\right\} , the number xi+1x_{i+1} is one of the numbers 2xi2x_{i} , 2xi12x_{i}-1 , 2xin2x_{i}-n , 2xin12x_{i}-n-1 . Hereby, we use the cyclic subscript convention, so that xn+1x_{n+1} means x1x_{1} .

nn 为偶正整数。证明存在 (1,2,,n)\left(1,\,2,\,\ldots,n\right) 的排列 (x1,x2,,xn)\left(x_{1},x_{2},\ldots,x_{n}\right) ,使得对于每个 i{1, 2, ..., n}i\in\left\{1,\ 2,\ ...,\ n\right\} ,数字 xi+1x_{i+1} 是数字 2xi2x_{i} 之一, 2xi12x_{i}-12xin2x_{i}-n2xin12x_{i}-n-1 。因此,我们使用循环下标约定,因此 xn+1x_{n+1} 表示 x1x_{1}

提示 1

先标出固定点、动点、角、圆和长度关系。

提示 2

尝试角追、相似、圆幂、面积比、反演或坐标化中的一种。

提示 3

把关键等式还原成标准定理,或补出一个让结构闭合的辅助点。

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。2002 年 IMO Shortlist S21 可先归入几何: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?