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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / A1 · algebra

2013 IMO Shortlist A1

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 2013 A1 algebra

Let nn be a positive integer and let a1,,an1a_{1}, \ldots, a_{n-1} be arbitrary real numbers. Define the sequences u0,,unu_{0}, \ldots, u_{n} and v0,,vnv_{0}, \ldots, v_{n} inductively by u0=u1=v0=v1=1u_{0}=u_{1}=v_{0}=v_{1}=1, and uk+1=uk+akuk1,vk+1=vk+ankvk1 for k=1,,n1.u_{k+1}=u_{k}+a_{k} u_{k-1}, \quad v_{k+1}=v_{k}+a_{n-k} v_{k-1} \quad \text { for } k=1, \ldots, n-1 . Prove that un=vnu_{n}=v_{n}. (France)

nn 为正整数,并令a1,,an1a_{1}, \ldots, a_{n-1} 为任意实数。通过 u0=u1=v0=v1=1u_{0}=u_{1}=v_{0}=v_{1}=1 和 $$ u_{k+1}=u_{k}+a_{k} u_{k-1}, \quad 归纳定义序列 u0,,unu_{0}, \ldots, u_{n}v0,,vnv_{0}, \ldots, v_{n} v_{k+1}=v_{k}+a_{n-k} v_{k-1} \quad \text { for } k=1, \ldots, n-1 。 $$证明un=vnu_{n}=v_{n}。 (法国)

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。2013 年 IMO Shortlist A1 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?