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1982 USAMO 第 5 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 1982 P5 inequality

A,BA,B, and CC are three interior points of a sphere SS such that ABAB and ACAC are perpendicular to the diameter of SS through AA, and so that two spheres can be constructed through AA, BB, and CC which are both tangent to SS. Prove that the sum of their radii is equal to the radius of SS.

ABA、BCC是球体SS的三个内点,使得ABABACAC通过AA垂直于SS的直径,并且可以通过均与SS相切的AABBCC构建两个球体。证明它们的半径之和等于SS的半径。

提示 1

先猜等号形状,再看同次性、归一化和每一项的量纲。

提示 2

试着把式子拆成均值、柯西、凸性、重排或切线法可处理的块。

提示 3

最后检查等号条件和边界情形是否都与题设兼容。

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。1982 年 USAMO P5 可先归入不等式: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?