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番外 · 题谱 · 2001 · P19

2001 IMO Shortlist S19

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 S19 number-theory

Consider the system $$

\begin{aligned}x + y &= z + u,2xy & = zu.\end{aligned}

$$ Find the greatest value of the real constant mm such that mx/ym \leq x/y for any positive integer solution (x,y,z,u)(x,y,z,u) of the system, with xyx \geq y .

考虑系统$$

\begin{对齐}x + y &= z + u,2xy & = zu.\end{对齐}

$$ 找到实常量 mm 的最大值,使得 mx/ym \leq x/y 对于系统的任何正整数解 (x,y,z,u)(x,y,z,u),其中 xyx \geq y

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 S19 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?