Hilbert’s 17th Problem 3: The Choi-Lam polynomial

M.D. Choi, T.-Y. Lam 1977 年举了一个例子: The Choi-Lam polynomial \(Q(x, y, z, w) =x^2y^2+y^2z^2+z^2x^2+w^4-4xyzw\) 不能写成多项式的平方和. 与 The Motzkin polynomial 一样, Choi-Lam 多项式也会在以后的证明成为关键角色. 后面的定理 5.2 说明 \(x^2y^2+y^2z^2+z^2x^2+w^4-4xyzw\) 不能写成多项式的平方和实际就是下面定理的后半部分: 定理 3.1 Choi-Lam …

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Hilbert’s 17th Problem 2: The Motzkin polynomial

T. Motzkin 1967 年举了一个例子: The Motzkin polynomial \(M(x, y, z)=x^4y^2+x^2y^4+z^6-3x^2y^2z^2\) 不能写成多项式的平方和. 后面的定理 5.2 说明这事与定理 2.1 的第二部分是等价的. Theorem 2.1  Motzkin 多项式 \begin{equation} M(x, y) =x^4y^2+x^2y^4-3x^2y^2+1,\end{equation} 那么 \(M(x, y)\geqslant0\) 对任意实数 \(x\), \(y\) …

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Hilbert’s 17th Problem 1: Non-negative polynomials on \(\Bbb R\)

设 \(p\) 是实系数的 \(n\) 元多项式, \(S\) 是 \(n\) 维 Euclidean space \(\Bbb R^n\) 的子集. 我们说 \(p\) 在 \(S\) 上是非负的(non-negative), 如果对于任意的 \(x\in S\), 有 \(p(x)\geqslant0\). 我们下面关注的重点是 \(\Bbb R^n\) 上的非负(non-negative)多项式, 即对于任意的 \(x\in \Bbb R^n\), …

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Abstract algebra 3: Definition of group

群通常是这么定义的: 如果在一个非空集合 \(G\) 上的一个二元运算(群运算), 记作 \(ab\), 满足下面的三个条件:  结合律: 对于 \(G\) 中任意元素 \(a\), \(b\), \(c\), 有 \((ab)c=a(bc)\); 存在(左)单位元: \(G\) 中有一个 \(e\), 使得对于 \(G\) 中任意元素 \(a\), 有 \(ea=a\); 存在(左)逆元: 对 \(G\) 中任意元素 \(a\), …

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Butterfly theorem and Radical axis

蝴蝶定理(Butterfly theorem)算得上是平面几何的一个有名的结果, 可是这定理却委实没什么用. 为了方便证明的行文, 先把几个字母交待一下: \(K\) 是 \(\odot O\) 的弦 \(AB\) 的中点, 过 \(K\) 作圆的两条弦 \(CD\) 和 \(EF\). \(AB\) 分别交 \(CE\) 和 \(FD\) 于 \(M\) 和 \(N\). 那么, \(KM=KN\). 在数学竞赛吧看到了两个证明, 使用根轴(Radical …

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IMO 2017 solutions II

只聊第 \(3\) 题. 这个题读起来有点费劲, 其实游戏的两方, 兔子和猎人, 都没有任何办法保证距离一定能多长或多近. 换句话说, 不管兔子和猎人如何行动, 兔子与猎人的距离是可能无限大也可能任意小. 这个问题要证明的结论就是: 不管猎人如何行动, 兔子有一个可能成功(而不是一定成功)的策略使得猎人的办法无效. 下面来证明这一点: 每一回合不管猎人如何行走, 兔子有一个行动方案, 在定位设备反馈某些点的情况下, 可能(而不是一定)使得与猎人的距离要多大有多大. 新加坡的 Jeck Lim 给出了一种漂亮的解法. Jeck Lim 很不得了, 是一个仙才哦, 他代表新加坡 5 次挂帅出征 IMO. …

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