灯下 登录
番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / A3 · algebra

2016 IMO Shortlist A3

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 A3 algebra

Find all integers n3n \geq 3 with the following property: for all real numbers a1,a2,,ana_{1}, a_{2}, \ldots, a_{n} and b1,b2,,bnb_{1}, b_{2}, \ldots, b_{n} satisfying ak+bk=1\left|a_{k}\right|+\left|b_{k}\right|=1 for 1kn1 \leq k \leq n, there exist x1,x2,,xnx_{1}, x_{2}, \ldots, x_{n}, each of which is either -1 or 1 , such that k=1nxkak+k=1nxkbk1\left|\sum_{k=1}^{n} x_{k} a_{k}\right|+\left|\sum_{k=1}^{n} x_{k} b_{k}\right| \leq 1

查找具有以下属性的所有整数 n3n \geq 3:对于所有实数 a1,a2,,ana_{1}, a_{2}, \ldots, a_{n}b1,b2,,bnb_{1}, b_{2}, \ldots, b_{n} 满足 ak+bk=1\left|a_{k}\right|+\left|b_{k}\right|=1 对于 1kn1 \leq k \leq n,存在x1,x2,,xnx_{1}, x_{2}, \ldots, x_{n},每个都是 -1 或 1 ,这样 k=1nxkak+k=1nxkbk1\left|\sum_{k=1}^{n} x_{k} a_{k}\right|+\left|\sum_{k=1}^{n} x_{k} b_{k}\right| \leq 1

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 A3 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?