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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / A2 · algebra

2016 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 2016 A2 algebra

Find the smallest real constant CC such that for any positive real numbers a1,a2,a3,a4a_{1}, a_{2}, a_{3}, a_{4} and a5a_{5} (not necessarily distinct), one can always choose distinct subscripts i,j,ki, j, k and ll such that aiajakalC\left|\frac{a_{i}}{a_{j}}-\frac{a_{k}}{a_{l}}\right| \leq C

找到最小的实常数CC,使得对于任何正实数a1a2a3a4a_{1}、a_{2}、a_{3}、a_{4}a5a_{5}(不一定不同),人们总是可以选择不同的下标ijki、j、kll,使得aiajakalC\left|\frac{a_{i}}{a_{j}}-\frac{a_{k}}{a_{l}}\right| \leq C

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。2016 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?