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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / G9 · geometry

2020 IMO Shortlist G9

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 G9 geometry

Prove that there exists a positive constant cc such that the following statement is true: Assume that nn is an integer with n2n \geq 2, and let S\mathcal{S} be a set of nn points in the plane such that the distance between any two distinct points in S\mathcal{S} is at least 1 . Then there is a line \ell separating S\mathcal{S} such that the distance from any point of S\mathcal{S} to \ell is at least cn1/3c n^{-1 / 3}. (A line \ell separates a point set S\mathcal{S} if some segment joining two points in S\mathcal{S} crosses \ell.)

证明存在正常数 cc ,使得以下陈述成立:假设 nnn2n \geq 2 的整数,并令 S\mathcal{S} 为平面中 nn 个点的集合,使得 S\mathcal{S} 中任意两个不同点之间的距离至少为 1 。然后有一条线 \ell 分隔 S\mathcal{S},使得 S\mathcal{S} 中的任意点到 \ell 的距离至少为 cn1/3c n^{-1 / 3}。 (如果 S\mathcal{S} 中连接两个点的某些线段穿过 \ell,则线 \ell 分隔点集 S\mathcal{S}。)

提示 1

先标出固定点、动点、角、圆和长度关系。

提示 2

尝试角追、相似、圆幂、面积比、反演或坐标化中的一种。

提示 3

把关键等式还原成标准定理,或补出一个让结构闭合的辅助点。

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 G9 可先归入几何: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?