灯下 登录
番外 · 题谱 · 2005 · P19

2005 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 2005 S19 number-theory

There are nn markers, each with one side white and the other side black. In the beginning, these nn markers are aligned in a row so that their white sides are all up. In each step, if possible, we choose a marker whose white side is up (but not one of the outermost markers), remove it, and reverse the closest marker to the left of it and also reverse the closest marker to the right of it. Prove that, by a finite sequence of such steps, one can achieve a state with only two markers remaining if and only if n1n - 1 is not divisible by 33 .

*Proposed by Dusan Dukic, Serbia*

nn 标记,每个标记一侧为白色,另一侧为黑色。一开始,这些 nn 标记排成一行,使其白色面全部朝上。在每个步骤中,如果可能的话,我们选择一个白色面朝上的标记(但不是最外面的标记之一),将其删除,然后反转其左侧最近的标记,并反转其右侧最近的标记。证明,通过这些步骤的有限序列,当且仅当 n1n - 1 不能被 33 整除时,我们可以实现仅剩下两个标记的状态。

*由塞尔维亚 Dusan Dukic 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。2005 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?