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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / A2 · algebra

2008 IMO Shortlist A2

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 2008 A2 algebra

(a) Prove the inequality x2(x1)2+y2(y1)2+z2(z1)21\frac{x^{2}}{(x-1)^{2}}+\frac{y^{2}}{(y-1)^{2}}+\frac{z^{2}}{(z-1)^{2}} \geq 1 for real numbers x,y,z1x, y, z \neq 1 satisfying the condition xyz=1x y z=1. (b) Show that there are infinitely many triples of rational numbers x,y,zx, y, z for which this inequality turns into equality.

(a) 对于满足条件 xyz=1x y z=1 的实数 x,y,z1x, y, z \neq 1,证明不等式 x2(x1)2+y2(y1)2+z2(z1)21\frac{x^{2}}{(x-1)^{2}}+\frac{y^{2}}{(y-1)^{2}}+\frac{z^{2}}{(z-1)^{2}} \geq 1。 (b) 证明存在无限多个有理数 x,y,zx, y, z 的三元组,使得这种不等式变为相等。

提示 1

先把题面里的关系改写成一个干净的代数对象。

提示 2

寻找不变量、对称式或一个可以降次数的替换。

提示 3

最后用判别式、因式分解、单调性或构造把所有可能排完。

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。2008 年 IMO Shortlist A2 可先归入代数: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?