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。
Let and be positive integers. There are given circles in the plane. Every two of them intersect at two distinct points, and all points of intersection they determine are pairwise distinct (i. e. no three circles have a common point). No three circles have a point in common. Each intersection point must be colored with one of distinct colors so that each color is used at least once and exactly distinct colors occur on each circle. Find all values of and for which such a coloring is possible.
*Proposed by Horst Sewerin, Germany*
令 和 为正整数。平面上有给定的 个圆。它们中的每两个在两个不同的点相交,并且它们确定的所有交点都是成对不同的(即没有三个圆有公共点)。没有三个圆圈有共同点。每个交叉点必须使用 个不同颜色中的一种进行着色,以便每种颜色至少使用一次,并且每个圆上恰好出现 个不同颜色。查找 和 中可能进行这种着色的所有值。
*由德国 Horst Sewerin 提出*
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。2004 年 IMO Shortlist S03 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?