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番外 · 题谱 · 2019 · P30

2019 IMO Shortlist N6

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 2019 N6 number-theory

Let H={i2:iZ>0}={1,2,4,5,7,}H=\left\{\lfloor i \sqrt{2}\rfloor: i \in \mathbb{Z}_{>0}\right\}=\{1,2,4,5,7, \ldots\}, and let nn be a positive integer. Prove that there exists a constant CC such that, if A{1,2,,n}A \subset\{1,2, \ldots, n\} satisfies ACn|A| \geq C \sqrt{n}, then there exist a,bAa, b \in A such that abHa-b \in H. (Brazil)

H={i2:iZ>0}={1,2,4,5,7,}H=\left\{\lfloor i \sqrt{2}\rfloor: i \in \mathbb{Z}_{>0}\right\}=\{1,2,4,5,7, \ldots\},并设 nn 为正整数。证明存在常数CC,使得如果A{1,2,,n}A \subset\{1,2, \ldots, n\} 满足ACn|A| \geq C \sqrt{n},则 A中存在中存在a, b \in H使得使得a-b \in H$。 (巴西)

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。2019 年 IMO Shortlist N6 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?