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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / A3 · algebra

2023 IMO Shortlist A3

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 2023 A3 algebra

Let x1,x2,,x2023x_{1}, x_{2}, \ldots, x_{2023} be distinct real positive numbers such that an=(x1+x2++xn)(1x1+1x2++1xn)a_{n}=\sqrt{\left(x_{1}+x_{2}+\cdots+x_{n}\right)\left(\frac{1}{x_{1}}+\frac{1}{x_{2}}+\cdots+\frac{1}{x_{n}}\right)} is an integer for every n=1,2,,2023n=1,2, \ldots, 2023. Prove that a20233034a_{2023} \geq 3034. (Netherlands)

x1,x2,,x2023x_{1}, x_{2}, \ldots, x_{2023} 为不同的实正数,使得 an=(x1+x2++xn)(1x1+1x2++1xn)a_{n}=\sqrt{\left(x_{1}+x_{2}+\cdots+x_{n}\right)\left(\frac{1}{x_{1}}+\frac{1}{x_{2}}+\cdots+\frac{1}{x_{n}}\right)} 是每个 n=1,2,,2023n=1,2, \ldots, 2023 的整数。证明 a20233034a_{2023} \geq 3034。 (荷兰)

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。2023 年 IMO Shortlist A3 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?