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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / A3 · algebra

2019 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 2019 A3 algebra

Let n3n \geq 3 be a positive integer and let (a1,a2,,an)\left(a_{1}, a_{2}, \ldots, a_{n}\right) be a strictly increasing sequence of nn positive real numbers with sum equal to 2 . Let XX be a subset of {1,2,,n}\{1,2, \ldots, n\} such that the value of 1iXai\left|1-\sum_{i \in X} a_{i}\right| is minimised. Prove that there exists a strictly increasing sequence of nn positive real numbers (b1,b2,,bn)\left(b_{1}, b_{2}, \ldots, b_{n}\right) with sum equal to 2 such that iXbi=1\sum_{i \in X} b_{i}=1 (New Zealand)

n3n \geq 3 为正整数,并令 (a1,a2,,an)\left(a_{1}, a_{2}, \ldots, a_{n}\right)nn 正实数的严格递增序列,总和等于 2 。令 XX{1,2,,n}\{1,2, \ldots, n\} 的子集,使得 1iXai的值\left|1-\sum_{i \in X} a_{i}\right| 的值 被最小化。证明存在 nn 正实数 (b1,b2,,bn)\left(b_{1}, b_{2}, \ldots, b_{n}\right) 的严格递增序列,总和等于 2,使得 iXbi=1\sum_{i \in X} b_{i}=1 (新西兰)

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。2019 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?