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番外 · 题谱 · 2015 · P5

2015 APMO 第 5 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 2015 P5 number-theory

Determine all sequences a0,a1,a2,a_{0}, a_{1}, a_{2}, \ldots of positive integers with a02015a_{0} \geq 2015 such that for all integers n1n \geq 1 :
(i) an+2a_{n+2} is divisible by ana_{n};
(ii) sn+1(n+1)an=1\left|s_{n+1}-(n+1) a_{n}\right|=1, where sn+1=an+1an+an1+(1)n+1a0s_{n+1}=a_{n+1}-a_{n}+a_{n-1}-\cdots+(-1)^{n+1} a_{0}.

Answer: There are two families of answers:

(a) an=c(n+2)na_{n}=c(n+2) n ! for all n1n \geq 1 and a0=c+1a_{0}=c+1 for some integer c2014c \geq 2014, and

(b) an=c(n+2)na_{n}=c(n+2) n ! for all n1n \geq 1 and a0=c1a_{0}=c-1 for some integer c2016c \geq 2016.

使用 a02015a_{0} \geq 2015 确定正整数的所有序列 a0,a1,a2,a_{0}, a_{1}, a_{2}, \ldots ,使得对于所有整数 n1n \geq 1

(i) an+2a_{n+2} 能被 ana_{n} 整除;

(ii) sn+1(n+1)an=1\left|s_{n+1}-(n+1) a_{n}\right|=1,其中 sn+1=an+1an+an1+(1)n+1a0s_{n+1}=a_{n+1}-a_{n}+a_{n-1}-\cdots+(-1)^{n+1} a_{0}

答案:有两个答案:
(a) an=c(n+2)na_{n}=c(n+2) n !对于所有 n1n \geq 1a0=c+1a_{0}=c+1 对于某个整数 c2014c \geq 2014,并且
(b) an=c(n+2)na_{n}=c(n+2) n !对于所有 n1n \geq 1a0=c1a_{0}=c-1 对于某些整数 c2016c \geq 2016

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。2015 年 APMO P5 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?