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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / A4 · algebra

2021 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 2021 A4 algebra

Show that for all real numbers x1,,xnx_{1}, \ldots, x_{n} the following inequality holds: i=1nj=1nxixji=1nj=1nxi+xj\sum_{i=1}^{n} \sum_{j=1}^{n} \sqrt{\left|x_{i}-x_{j}\right|} \leq \sum_{i=1}^{n} \sum_{j=1}^{n} \sqrt{\left|x_{i}+x_{j}\right|}

证明对于所有实数 x1,,xnx_{1}, \ldots, x_{n},以下不等式成立: i=1nj=1nxixji=1nj=1nxi+xj\sum_{i=1}^{n} \sum_{j=1}^{n} \sqrt{\left|x_{i}-x_{j}\right|} \leq \sum_{i=1}^{n} \sum_{j=1}^{n} \sqrt{\left|x_{i}+x_{j}\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。2021 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?