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番外 · 题谱 · 2001 · P5

2001 IMO Shortlist S05

数论 · P2/P5 · 中段题

题面据 IMO Shortlist 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。

IMO Shortlist 2001 S05 number-theory

Find all positive integers a1,a2,,ana_1, a_2, \ldots, a_n such that

$$

\frac{99}{100} = \frac{a_0}{a_1} + \frac{a_1}{a_2} + \cdots +

\frac{a_{n-1}}{a_n},

$$

where a0=1a_0 = 1 and (ak+11)ak1ak2(ak1)(a_{k+1}-1)a_{k-1} \geq a_k^2(a_k - 1) for k=1,2,,n1k = 1,2,\ldots,n-1 .

找到所有正整数 a1,a2,,ana_1, a_2, \ldots, a_n 使得

$$

\frac{99}{100} = \frac{a_0}{a_1} + \frac{a_1}{a_2} + \cdots +

\frac{a_{n-1}}{a_n},

$$

其中 a0=1a_0 = 1(ak+11)ak1ak2(ak1)(a_{k+1}-1)a_{k-1} \geq a_k^2(a_k - 1) 对于 k=1,2,,n1k = 1,2,\ldots,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。2001 年 IMO Shortlist S05 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?