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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / A7 · algebra

2024 IMO Shortlist A7

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。 PDF:https://www.imo-official.org/problems/IMO2024SL.pdf。

IMO Shortlist 2024 A7 algebra

Let Q\mathbb{Q} be the set of rational numbers. Let f:QQf:\mathbb{Q}\to\mathbb{Q} be a function such that the following property holds: for all x,yQx,y\in\mathbb{Q},

$$

f(x+f(y))=f(x)+y

$$

or

$$

f(f(x)+y)=x+f(y).

$$

Determine the maximum possible number of elements of {f(x)+f(x)xQ}\{f(x)+f(-x)\mid x\in\mathbb{Q}\}.

Q\mathbb{Q} 为有理数集。设 f:QQf:\mathbb{Q}\to\mathbb{Q} 为一个函数,满足对所有 x,yQx,y\in\mathbb{Q}

$$

f(x+f(y))=f(x)+y

$$

$$

f(f(x)+y)=x+f(y)。

$$

求集合 {f(x)+f(x)xQ}\{f(x)+f(-x)\mid x\in\mathbb{Q}\} 的元素个数的最大可能值。

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。2024 年 IMO Shortlist A7 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?