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1975 USAMO 第 2 题

题面据 USAMO 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。

USAMO 1975 P2 algebra

Let A,B,C,DA,B,C,D denote four points in space and ABAB the distance between AA and BB, and so on. Show that

$$

AC^2+BD^2+AD^2+BC^2\ge AB^2+CD^2.

$$

A,B,C,DA,B,C,D 表示空间中的四个点,ABAB 表示 AABB 之间的距离,依此类推。表明

AC2+BD2+AD2+BC2AB2+CD2AC^2+BD^2+AD^2+BC^2\ge AB^2+CD^2。

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。1975 年 USAMO P2 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?