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番外 · 题谱 · 2006 · P3

2006 APMO 第 3 题

数论 · P3/P6 · 压轴题

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 P3 number-theory

Let p5p \geq 5 be a prime and let rr be the number of ways of placing pp checkers on a p×pp \times p checkerboard so that not all checkers are in the same row (but they may all be in the same column). Show that rr is divisible by p5p^{5}. Here, we assume that all the checkers are identical.

p5p \geq 5 为素数,并令 rr 为将 pp 棋子放置在 p×pp \times p 棋盘上的方式数,这样并非所有棋子都在同一行(但它们可能都在同一列)。证明 rr 可以被 p5p^{5} 整除。在这里,我们假设所有棋子都是相同的。

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 P3 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?