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番外 · 题谱 · 2013 · P1

2013 IMO 第 1 题

数论 · P1/P4 · 起手题

题面据 IMO 可核档案整理;中文题意为本站自译或改写,正式公式请以原始来源为准。PDF:https://www.imo-official.org/problems/2013/eng.pdf。本站于 2026-05-13 将 IMO 题谱生成范围校验至 2025 年。

IMO 2013 P1 number-theory

Let kk and nn be positive integers. Prove that there exist positive integers m1m_{1} , ..., mkm_{k} such that

1+2k1n=(1+1m1)(1+1m2)(1+1mk).1 + \frac{2^{k} - 1}{n} = \left(1 + \frac{1}{m_{1}}\right)\left(1 + \frac{1}{m_{2}}\right)\dots \left(1 + \frac{1}{m_{k}}\right).

kknn 为正整数。证明存在正整数 m1m_{1} , ..., mkm_{k} 使得

1+2k1n=(1+1m1)(1+1m2)(1+1mk)1 + \frac{2^{k} - 1}{n} = \left(1 + \frac{1}{m_{1}}\right)\left(1 + \frac{1}{m_{2}}\right)\dots \left(1 + \frac{1}{m_{k}}\right)。

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

题面来自可核来源,本站补原创提示和解法骨架。 先把 2013 年第 1 题归入 number theory:数论结构题:先看同余、整除、最大公因数和 p 进赋值,再用构造或反证把整数条件锁紧。 完整解答的主线是先翻译题设,提取一个不变量或标准构型;第二步用提示阶梯里的入口建立关键等式;第三步把剩余情形分完,并回到题目要求检查边界和等号。P1 的题位也给出节奏提示:P1/P4 多半从直接观察起步,P2/P5 需要一个中间引理,P3/P6 则要把两个看似分开的条件接到同一个结构上。