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1999 USAMO 第 4 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 1999 P4 inequality

Let a1,a2,,ana_{1}, a_{2}, \dots, a_{n} (n>3n > 3) be real numbers such that

a1+a2++ann\mboxanda12+a22++an2n2.a_{1} + a_{2} + \cdots + a_{n} \geq n \qquad \mbox{and} \qquad a_{1}^{2} + a_{2}^{2} + \cdots + a_{n}^{2} \geq n^{2}.

Prove that max(a1,a2,,an)2\max(a_{1}, a_{2}, \dots, a_{n}) \geq 2.

a1,a2,,ana_{1}, a_{2}, \dots, a_{n} (n>3n > 3) 为实数,使得

$$

a_{1} + a_{2} + \cdots + a_{n} \geq n \qquad \mbox{和} \qquad a_{1}^{2} + a_{2}^{2} + \cdots + a_{n}^{2} \geq n^{2}。

$$

证明 max(a1,a2,,an)2\max(a_{1}, a_{2}, \dots, a_{n}) \geq 2

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。1999 年 USAMO P4 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?