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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / A5 · algebra

2022 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 2022 A5 algebra

Find all positive integers n2n \geq 2 for which there exist nn real numbers a1<<ana_{1}<\cdots<a_{n} and a real number r>0r>0 such that the 12n(n1)\frac{1}{2} n(n-1) differences ajaia_{j}-a_{i} for 1i<jn1 \leq i<j \leq n are equal, in some order, to the numbers r1,r2,,r12n(n1)r^{1}, r^{2}, \ldots, r^{\frac{1}{2} n(n-1)}. (Czech Republic)

找到存在 nn 实数 a1<<ana_{1}<\cdots<a_{n} 和实数 r>0r>0 的所有正整数 n2n \geq 2,使得 1i<jn1 \leq i<j \leq n12n(n1)\frac{1}{2} n(n-1) 差异 ajaia_{j}-a_{i} 按某种顺序等于数字 r1r2,,r12n(n1)r^{1}, r^{2}, \ldots, r^{\frac{1}{2} n(n-1)}。 (捷克共和国)

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。2022 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?