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1989 Putnam A5

题面据 Putnam 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://kskedlaya.org/putnam-archive/1989.pdf。

Putnam 1989 A5 geometry

Let mm be a positive integer and let G\mathcal{G} be a regular (2m+1)(2m+1)-gon

inscribed in the unit circle. Show that there is a positive constant AA,

independent of mm, with the following property. For any points pp inside

G\cal G there are two distinct vertices v1v_1 and v2v_2 of G\cal G

such that

$$

\left|\,|p-v_1| - |p-v_2|\,\right| < \frac1{m} - \frac{A}{m^3}.

$$

Here st|s-t| denotes the distance between the points ss and tt.

mm为正整数,设G\mathcal{G}为正则(2m+1)(2m+1)-gon

内接于单位圆。证明存在一个正常数 AA

独立于mm,具有以下性质。对于任何点 pp

G\cal G 有两个不同的顶点 v1v_1v2v_2 G\cal G

这样

$$

\left|\,|p-v_1| - |p-v_2|\,\right| < \frac1{m} - \frac{A}{m^3}。

$$

这里st|s-t|表示点sstt之间的距离。

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。1989 年 Putnam A5 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?