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番外 · 题谱 · 2016 · P25

2016 IMO Shortlist N1

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 2016 N1 number-theory

For any positive integer kk, denote the sum of digits of kk in its decimal representation by S(k)S(k). Find all polynomials P(x)P(x) with integer coefficients such that for any positive integer n2016n \geq 2016, the integer P(n)P(n) is positive and S(P(n))=P(S(n))S(P(n))=P(S(n))

对于任何正整数 kk,用 S(k)S(k) 表示十进制表示形式的 kk 的数字之和。查找所有具有整数系数的多项式 P(x)P(x),使得对于任何正整数 n2016n \geq 2016,整数 P(n)P(n) 为正且 S(P(n))=P(S(n))S(P(n))=P(S(n))

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。2016 年 IMO Shortlist N1 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?