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番外 · 题谱 · 2012 · P2

2012 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 2012 P2 number-theory

Determine all the pairs (p,n)(p , n ) of a prime number pp and a positive integer nn for which np+1pn+1\frac{ n^p + 1 }{p^n + 1} is an integer.

确定素数 pp 和正整数 nn 的所有对 (p,n)(p , n ) ,其中 np+1pn+1\frac{ n^p + 1 }{p^n + 1} 是整数。

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。2012 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?