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番外 · 题谱 · 2001 · P18

2001 IMO Shortlist S18

数论 · P3/P6 · 压轴题

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 S18 number-theory

Prove that there is no positive integer nn such that, for k=1,2,,9k = 1,2,\ldots,9 , the leftmost digit (in decimal notation) of (n+k)!(n+k)! equals kk .

证明不存在正整数 nn 使得对于 k=1,2,,9k = 1,2,\ldots,9(n+k)!(n+k)! 最左边的数字(以十进制表示)等于 kk

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 S18 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?