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番外 · 题谱 · 2016 · P28

2016 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 2016 N4 number-theory

Let n,m,kn, m, k and ll be positive integers with n1n \neq 1 such that nk+mnl+1n^{k}+m n^{l}+1 divides nk+l1n^{k+l}-1. Prove that - m=1m=1 and l=2kl=2 k; or - lkl \mid k and m=nkl1nl1m=\frac{n^{k-l}-1}{n^{l}-1}.

nmkn、m、kll 为正整数,且 n1n \neq 1 使得 nk+mnl+1n^{k}+m n^{l}+1 除以 nk+l1n^{k+l}-1。证明 - m=1m=1l=2kl=2 k;或 - lkl \mid km=nkl1nl1m=\frac{n^{k-l}-1}{n^{l}-1}

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 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?