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番外 · 题谱 · 2013 · P4

2013 APMO 第 4 题

数论 · P1/P4 · 起手题

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 2013 P4 number-theory

Let aa and bb be positive integers, and let AA and BB be finite sets of integers satisfying:
(i) AA and BB are disjoint;
(ii) if an integer ii belongs either to AA or to BB, then i+ai+a belongs to AA or ibi-b belongs to BB.

Prove that aA=bBa|A|=b|B|. (Here X|X| denotes the number of elements in the set XX.)

aabb 为正整数,并令 AABB 为满足以下条件的有限整数集:

(i) AABB 不相交;

(ii) 如果整数 ii 属于 AABB,则 i+ai+a 属于 AAibi-b 属于 BB

证明 aA=bBa|A|=b|B|。 (这里X|X|表示集合XX中的元素数量。)

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。2013 年 APMO P4 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?