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番外 · 题谱 · 2022 · P1

2022 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/2022/eng.pdf。本站于 2026-05-13 将 IMO 题谱生成范围校验至 2025 年。

IMO 2022 P1 number-theory

The Bank of Oslo issues two types of coin: aluminum (denoted AA ) and bronze (denoted BB ). Marianne has nn aluminum coins and nn bronze coins arranged in a row in some arbitrary initial order. A chain is any subsequence of consecutive coins of the same type. Given a fixed positive integer k≤2nk \leq 2n , Gilberty repeatedly performs the following operation: he identifies the longest chain containing the kthk^{\mathrm{th}} coin from the left and moves all coins in that chain to the left end of the row. For example, if n=4n = 4 and k=4k = 4 , the process starting from the ordering AABBBAAABBBA would be AABBBAAABBBA AA BBBABBBA AA AAABBBAAABBB AA BBBBAABBBBAA AA BBBBAABBBBAA AA …\dots

Find all pairs (n,k)(n,k) with 1≤k≤2n1\leq k\leq 2n such that for every initial ordering, at some moment during the process, the leftmost nn coins will all be of the same type.

奥斯陆银行发行两种硬币:铝币(记为 AA )和铜币(记为 BB )。玛丽安有 nn 铝币和 nn 铜币,按任意初始顺序排列成一排。链是相同类型的连续硬币的任何子序列。给定一个固定的正整数 k≤2nk \leq 2n ,Gilberty 重复执行以下操作:他从左侧找出包含 kthk^{\mathrm{th}} 硬币的最长链,并将该链中的所有硬币移动到该行的左端。例如,如果 n=4n = 4 且 k=4k = 4 ,则从排序 AABBBAAABBBA 开始的过程将为 AABBBAAABBBA AA BBBABBBA AA AAABBBAAABBB AA BBBBAABBBBAA AA BBBBAABBBBAA AA …\dots

找到所有 (n,k)(n,k) 与 1≤k≤2n1\leq k\leq 2n 的对,这样对于每个初始排序,在过程中的某个时刻,最左边的 nn 硬币都将属于相同类型。

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 2022 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。