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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / A5 · algebra

2020 IMO Shortlist A5

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 A5 algebra

A magician intends to perform the following trick. She announces a positive integer nn, along with 2n2 n real numbers x1<<x2nx_{1}<\ldots<x_{2 n}, to the audience. A member of the audience then secretly chooses a polynomial P(x)P(x) of degree nn with real coefficients, computes the 2n2 n values P(x1),,P(x2n)P\left(x_{1}\right), \ldots, P\left(x_{2 n}\right), and writes down these 2n2 n values on the blackboard in non-decreasing order. After that the magician announces the secret polynomial to the audience. Can the magician find a strategy to perform such a trick? (Luxembourg)

魔术师打算表演以下魔术。她向观众宣布一个正整数 nn 以及 2n2 n 实数 x1<<x2nx_{1}<\ldots<x_{2 n}。然后,一名观众秘密选择一个实数系数为 nn 的多项式 P(x)P(x),计算 P(x1),,P(x2n)P\left(x_{1}\right), \ldots, P\left(x_{2 n}\right)2n2 n 值,并以非递减顺序将这 2n2 n 值写在黑板上。之后魔术师向观众宣布秘密多项式。魔术师能找到表演这种魔术的策略吗? (卢森堡)

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 A5 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?