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。
For each prime , there is a kingdom of -Landia consisting of islands numbered . Two distinct islands numbered and are connected by a bridge if and only if divides . The bridges may pass over each other, but cannot cross. Prove that for infinitely many there are two islands in -Landia not connected by a chain of bridges. (Denmark)
对于每个素数 ,都有一个 -Landia 王国,由编号为 的 岛屿组成。当且仅当 整除 时,编号为 和 的两个不同岛屿通过桥梁连接。桥梁可以相互交叉,但不能交叉。证明对于无穷多个 ,-Landia 中有两个岛屿没有通过桥链连接。 (丹麦)
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。2020 年 IMO Shortlist N2 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?