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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / S01 · combinatorics

2005 IMO Shortlist S01

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 2005 S01 combinatorics

Four real numbers pp , qq , rr , ss satisfy p+q+r+s=9p+q+r+s = 9 and p2+q2+r2+s2=21p^{2}+q^{2}+r^{2}+s^{2}= 21 . Prove that there exists a permutation (a,b,c,d)\left(a,b,c,d\right) of (p,q,r,s)\left(p,q,r,s\right) such that abcd2ab-cd \geq 2 .

四个实数 ppqqrrss 满足 p+q+r+s=9p+q+r+s = 9p2+q2+r2+s2=21p^{2}+q^{2}+r^{2}+s^{2}= 21 。证明存在 (p,q,r,s)\left(p,q,r,s\right) 的排列 (a,b,c,d)\left(a,b,c,d\right) 使得 abcd2ab-cd \geq 2

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。2005 年 IMO Shortlist S01 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?