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番外 · 题谱 · 2010 · P1

2010 CMO 第 1 题

数论 · P1/P4 · 起手题

题面据中国数学奥林匹克 / AoPS 可核档案整理;中文题意为本站自译,英文行为来源英译摘要,公式请以原始来源为准。

CMO 2010 P1 number-theory

Suppose a1,a2,a3,b1,b2,b3a_1,a_2,a_3,b_1,b_2,b_3 are distinct positive integers such that

(n+1)a1n+na2n+(n1)a3n(n+1)b1n+nb2n+(n1)b3n(n + 1)a_1^n + na_2^n + (n - 1)a_3^n|(n + 1)b_1^n + nb_2^n + (n - 1)b_3^n

holds for all positive integers nn . Prove that there exists kNk\in N such that bi=kaib_i = ka_i for i=1,2,3i = 1,2,3 .

假设 a1,a2,a3,b1,b2,b3a_1,a_2,a_3,b_1,b_2,b_3 是不同的正整数,使得

(n+1)a1n+na2n+(n1)a3n(n+1)b1n+nb2n+(n1)b3n(n + 1)a_1^n + na_2^n + (n - 1)a_3^n|(n + 1)b_1^n + nb_2^n + (n - 1)b_3^n

适用于所有正整数 nn 。证明存在 kNk\in N 使得 bi=kaib_i = ka_i 对于 i=1,2,3i = 1,2,3

提示 1

先看模小素数、最大公因数或整除链。

提示 2

把整数条件转成同余方程或 p 进指数比较。

提示 3

若要存在性,用构造;若要唯一性,用最小反例或下降。

完整解答

题面已直接收录。先把 2010 年 CMO 第 1 题的条件整理成对象、关系、目标三部分;再沿提示寻找不变量、标准构型或关键变形;最后补齐边界情形,并回到原题要求核对。