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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / A7 · algebra

2008 IMO Shortlist A7

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 A7 algebra

Prove that for any four positive real numbers a,b,c,da, b, c, d the inequality (ab)(ac)a+b+c+(bc)(bd)b+c+d+(cd)(ca)c+d+a+(da)(db)d+a+b0\frac{(a-b)(a-c)}{a+b+c}+\frac{(b-c)(b-d)}{b+c+d}+\frac{(c-d)(c-a)}{c+d+a}+\frac{(d-a)(d-b)}{d+a+b} \geq 0 holds. Determine all cases of equality.

证明对于任意四个正实数 a,b,c,da, b, c, d,不等式 (ab)(ac)a+b+c+(bc)(bd)b+c+d+(cd)(ca)c+d+a+(da)(db)d+a+b0\frac{(a-b)(a-c)}{a+b+c}+\frac{(b-c)(b-d)}{b+c+d}+\frac{(c-d)(c-a)}{c+d+a}+\frac{(d-a)(d-b)}{d+a+b} \geq 0 成立。确定所有平等的情况。

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 A7 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?