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。
Let be distinct points on the unit circle other than . Each point is colored either red or blue, with exactly of them red and exactly of them blue. Let be any ordering of the red points. Let be the nearest blue point to traveling counterclockwise around the circle starting from . Then let be the nearest of the remaining blue points to traveling counterclockwise around the circle from , and so on, until we have labeled all the blue points . Show that the number of counterclockwise arcs of the form that contain the point is independent of the way we chose the ordering of the red points.
令 为单位圆 上除 之外的 个不同点。每个点的颜色要么是红色,要么是蓝色,其中恰好 为红色,恰好 为蓝色。令 为红点的任意顺序。令 为距 最近的蓝点,从 开始逆时针绕圆旋转。然后让 为距离 最近的剩余蓝点,从 逆时针绕圆移动,依此类推,直到我们标记了所有蓝点 。证明包含点 的、形式为 的逆时针弧的数量与我们选择红点的顺序 的方式无关。
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。2017 年 USAMO P4 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?