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。
There are students at an university. Some students join together to form several clubs (a student may belong to different clubs). Some clubs join together to form several societies (a club may belong to different societies). There are a total of societies. Suppose that the following conditions hold:
*i.)* Each pair of students are in exactly one club.
*ii.)* For each student and each society, the student is in exactly one club of the society.
*iii.)* Each club has an odd number of students. In addition, a club with students ( is a positive integer) is
in exactly societies.
Find all possible values of .
*Proposed by Guihua Gong, Puerto Rico*
一所大学有 学生。有些学生联合起来组成多个俱乐部(一个学生可能属于不同的俱乐部)。有些俱乐部联合起来组成多个社团(一个俱乐部可能属于不同的社团)。总共有 个社团。假设以下条件成立:
*i.)* 每对学生都属于同一个俱乐部。
*ii.)* 对于每个学生和每个社团,该学生都属于该社团的一个俱乐部。
*iii.)* 每个俱乐部的学生人数均为奇数。另外,一个拥有名学生(为正整数)的俱乐部是
恰好在 社会中。
找出 的所有可能值。
*由波多黎各龚桂华提议*
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。2004 年 IMO Shortlist S22 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?