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2007 Putnam A6

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/2007.pdf。

Putnam 2007 A6 geometry

A *triangulation* T\mathcal{T} of a polygon PP is a finite

collection of triangles whose union is PP, and such that the

intersection of any two triangles is either empty, or a shared vertex,

or a shared side. Moreover, each side is a side of exactly one triangle

in T\mathcal{T}. Say that T\mathcal{T} is *admissible* if every

internal vertex is shared by 6 or more triangles. For example, [figure

omitted.] Prove that there is an integer MnM_n, depending only on nn,

such that any admissible triangulation of a polygon PP with nn sides

has at most MnM_n triangles.

多边形PP的*三角剖分*T\mathcal{T}是有限的

并集为 PP 的三角形集合,并且使得

任何两个三角形的交集要么是空的,要么是共享顶点,

或共享的一面。而且,每条边都是一个三角形的一条边

T\mathcal{T}中。假设 T\mathcal{T} 是*可接受的*,如果每个

内部顶点由 6 个或更多三角形共享。例如,[图

] 证明存在一个整数MnM_n,仅依赖于nn

使得具有 nn 边的多边形 PP 的任何可接受的三角剖分

最多有 MnM_n 个三角形。

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。2007 年 Putnam A6 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?