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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / A4 · algebra

2020 IMO Shortlist A4

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 2020 A4 algebra

Let a,b,c,da, b, c, d be four real numbers such that abcd>0a \geq b \geq c \geq d>0 and a+b+c+d=1a+b+c+d=1. Prove that (a+2b+3c+4d)aabbccdd<1(a+2 b+3 c+4 d) a^{a} b^{b} c^{c} d^{d}<1 (Belgium)

a,b,c,da, b, c, d 为四个实数,使得 abcd>0a \geq b \geq c \geq d>0a+b+c+d=1a+b+c+d=1。证明 (a+2b+3c+4d)aabbccdd<1(a+2 b+3 c+4 d) a^{a} b^{b} c^{c} d^{d}<1(比利时)

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。2020 年 IMO Shortlist A4 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?