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番外 · 题谱 · 2013 · P24

2013 IMO Shortlist N4

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 2013 N4 number-theory

Determine whether there exists an infinite sequence of nonzero digits a1,a2,a3,a_{1}, a_{2}, a_{3}, \ldots and a positive integer NN such that for every integer k>Nk>N, the number akak1a1\overline{a_{k} a_{k-1} \ldots a_{1}} is a perfect square. (Iran)

确定是否存在非零数字 a1a2a3a_{1}、a_{2}、a_{3}、\ldots 和正整数 NN 的无限序列,使得对于每个整数 k>Nk>N,数字 akak1a1\overline{a_{k} a_{k-1} \ldots a_{1}} 是完全平方数。 (伊朗)

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。2013 年 IMO Shortlist N4 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?