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番外 · 题谱 · 2023 · P1

2023 APMO 第 1 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 2023 P1 number-theory

Let n5n \geq 5 be an integer. Consider nn squares with side lengths 1,2,,n1,2, \ldots, n, respectively. The squares are arranged in the plane with their sides parallel to the xx and yy axes. Suppose that no two squares touch, except possibly at their vertices.

Show that it is possible to arrange these squares in a way such that every square touches exactly two other squares.

n5n \geq 5 为整数。考虑边长分别为 1,2n1,2、\ldots、nnn 个正方形。这些正方形排列在平面上,其边平行于 xxyy 轴。假设没有两个正方形接触,除非它们的顶点可能接触。

证明可以将这些正方形排列成每个正方形恰好接触其他两个正方形。

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。2023 年 APMO P1 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?