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番外 · 题谱 · 2017 · P27

2017 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 2017 N3 number-theory

Determine all integers n2n \geq 2 with the following property: for any integers a1,a2,,ana_{1}, a_{2}, \ldots, a_{n} whose sum is not divisible by nn, there exists an index 1in1 \leq i \leq n such that none of the numbers ai,ai+ai+1,,ai+ai+1++ai+n1a_{i}, a_{i}+a_{i+1}, \ldots, a_{i}+a_{i+1}+\cdots+a_{i+n-1} is divisible by nn. (We let ai=aina_{i}=a_{i-n} when i>ni>n.) (Thailand)

确定所有整数 n2n \geq 2 具有以下属性:对于任何整数 a1,a2,,ana_{1}, a_{2}, \ldots, a_{n} 其总和不能被 nn 整除,存在索引 1in1 \leq i \leq n 使得数字 ai,ai+ai+1,,ai+ai+1++ai+n1a_{i}, a_{i}+a_{i+1}, \ldots, a_{i}+a_{i+1}+\cdots+a_{i+n-1} 可以被 nn 整除。 (当 i>ni>n 时,我们令 ai=aina_{i}=a_{i-n}。)(泰国)

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。2017 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?