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。
Suppose we have a -gon. Some diagonals are coloured black and some other diagonals are coloured red (a side is not a diagonal), so that no two diagonals of the same colour can intersect strictly inside the polygon, although they can share a vertex. Find the maximum number of intersection points between diagonals coloured differently strictly inside the polygon, in terms of .
*Proposed by Alexander Ivanov, Bulgaria*
假设我们有一个 边形。一些对角线被涂成黑色,一些其他对角线被涂成红色(边不是对角线),因此相同颜色的两条对角线不能在多边形内部严格相交,尽管它们可以共享一个顶点。求多边形内部严格不同颜色的对角线之间交点的最大数量,以 为单位。
*由保加利亚亚历山大·伊万诺夫提议*
提示 1
先猜等号形状,再看同次性、归一化和每一项的量纲。
提示 2
试着把式子拆成均值、柯西、凸性、重排或切线法可处理的块。
提示 3
最后检查等号条件和边界情形是否都与题设兼容。
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 S20 可先归入不等式: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?