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2019 IMO Shortlist A6

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 A6 algebra

A polynomial P(x,y,z)P(x, y, z) in three variables with real coefficients satisfies the identities P(x,y,z)=P(x,y,xyz)=P(x,zxy,z)=P(yzx,y,z).P(x, y, z)=P(x, y, x y-z)=P(x, z x-y, z)=P(y z-x, y, z) . Prove that there exists a polynomial F(t)F(t) in one variable such that P(x,y,z)=F(x2+y2+z2xyz).P(x, y, z)=F\left(x^{2}+y^{2}+z^{2}-x y z\right) .

具有实系数的三个变量的多项式 P(x,y,z)P(x, y, z) 满足恒等式 P(x,y,z)=P(x,y,xyz)=P(x,zxy,z)=P(yzx,y,z)P(x, y, z)=P(x, y, x y-z)=P(x, z x-y, z)=P(y z-x, y, z) 。 证明一个变量中存在多项式 F(t)F(t) ,使得 P(x,y,z)=F(x2+y2+z2xyz)P(x, y, z)=F\left(x^{2}+y^{2}+z^{2}-x y z\right) 。

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 A6 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?