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番外 · 题谱 · 2015 · P24

2015 IMO Shortlist N3

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 2015 N3 number-theory

Let mm and nn be positive integers such that m>nm>n. Define xk=(m+k)/(n+k)x_{k}=(m+k) /(n+k) for k=k= 1,2,,n+11,2, \ldots, n+1. Prove that if all the numbers x1,x2,,xn+1x_{1}, x_{2}, \ldots, x_{n+1} are integers, then x1x2xn+11x_{1} x_{2} \cdots x_{n+1}-1 is divisible by an odd prime. (Austria)

mmnn 为正整数,使得 m>nm>n。定义 xk=(m+k)/(n+k)x_{k}=(m+k) /(n+k)k=k= 1,2,,n+11,2, \ldots, n+1。证明如果所有数字 x1,x2,,xn+1x_{1}, x_{2}, \ldots, x_{n+1} 都是整数,则 x1x2xn+11x_{1} x_{2} \cdots x_{n+1}-1 可以被奇素数整除。 (奥地利)

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。2015 年 IMO Shortlist N3 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?