Olimpiada India IMO Training Camp 2007 Problema 8

Sea $ S$ un conjunto finito de puntos en el plano tal que no hay tres de ellos en una línea. Para cada polígono convexo $ P$ cuyos vértices están en $ S$ , sea $ a(P)$ el número de vértices de $ P$ , y sea $ b(P)$ el número de puntos de $ S$ que están fuera de $ P$ . Un segmento de línea, un punto y el conjunto vacío se consideran como polígonos convexos de $ 2$ , $ 1$ y $ 0$ vértices respectivamente. Demuestre que para todo número real $ x$ \n\[\sum_{P}{x^{a(P)}(1 - x)^{b(P)}} = 1,\]\ndonde la suma se toma sobre todos los polígonos convexos con vértices en $ S$ . Formulación alternativa : Sea $ M$ un conjunto finito de puntos en el plano y no hay tres puntos colineales. Un subconjunto $ A$ de $ M$ se llamará redondo si sus elementos son el conjunto de vértices de un convexo $ A -$ g en $ V(A).$ Para cada subconjunto redondo sea $ r(A)$ el número de puntos de $ M$ que son exteriores al convexo $ A -$ g en $ V(A).$ Los subconjuntos con $ 0,1$ y 2 elementos son siempre redondos, sus correspondientes polígonos son el conjunto vacío, un punto o un segmento, respectivamente (para los cuales todos los demás puntos que no son vértices del polígono son exteriores). Para cada subconjunto redondo $ A$ de $ M$ construya el polinomio \n\[ P_A(x) = x^{|A|}(1 - x)^{r(A)}.\n\] Muestre que la suma de polinomios para todos los subconjuntos redondos es exactamente el polinomio $ P(x) = 1.$

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Kevin (AI)

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