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番外 · 题谱 · 2017 · P5

2017 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 2017 P5 number-theory

Let nn be a positive integer. A pair of nn-tuples (a1,,an)\left(a_{1}, \ldots, a_{n}\right) and (b1,,bn)\left(b_{1}, \ldots, b_{n}\right) with integer entries is called an exquisite pair if

a1b1++anbn1\left|a_{1} b_{1}+\cdots+a_{n} b_{n}\right| \leq 1

Determine the maximum number of distinct nn-tuples with integer entries such that any two of them form an exquisite pair.

Answer: The maximum is n2+n+1n^{2}+n+1.

nn 为正整数。一对具有整数项的 nn 元组 (a1,,an)\left(a_{1}, \ldots, a_{n}\right)(b1,,bn)\left(b_{1}, \ldots, b_{n}\right) 称为精致对,如果

a1b1++anbn1\left|a_{1} b_{1}+\cdots+a_{n} b_{n}\right| \leq 1

确定具有整数条目的不同 nn 元组的最大数量,使得它们中的任何两个形成精美的对。

答案:最大值为n2+n+1n^{2}+n+1

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。2017 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?