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番外 · 题谱 · 2006 · P2

2006 APMO 第 2 题

数论 · P2/P5 · 中段题

题面据 APMO 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。

APMO 2006 P2 number-theory

Prove that every positive integer can be written as a finite sum of distinct integral powers of the golden mean τ=1+52\tau=\frac{1+\sqrt{5}}{2}. Here, an integral power of τ\tau is of the form τi\tau^{i}, where ii is an integer (not necessarily positive).

证明每个正整数都可以写成黄金分割 τ=1+52\tau=\frac{1+\sqrt{5}}{2} 的不同积分幂的有限和。这里,τ\tau 的积分幂的形式为 τi\tau^{i},其中 ii 是整数(不一定是正数)。

提示 1

先看同余、整除、最大公因数和 p 进赋值。

提示 2

把整数条件转成同余方程、指数比较或下降过程。

提示 3

若要存在性,用构造;若要唯一性,用最小反例、无限下降或模限制。

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。2006 年 APMO P2 可先归入数论: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?