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番外 · 题谱 · 2020 · P31

2020 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 2020 N6 number-theory

For a positive integer nn, let d(n)d(n) be the number of positive divisors of nn, and let φ(n)\varphi(n) be the number of positive integers not exceeding nn which are coprime to nn. Does there exist a constant CC such that φ(d(n))d(φ(n))C\frac{\varphi(d(n))}{d(\varphi(n))} \leq C for all n1n \geq 1 ? (Cyprus)

对于正整数 nn,设 d(n)d(n)nn 的正因数数,设 φ(n)\varphi(n) 为不超过 nn 且与 nn 互质的正整数数。是否存在一个常数 CC 使得 φ(d(n))d(φ(n))C\frac{\varphi(d(n))}{d(\varphi(n))} \leq C 对于所有 n1n \geq 1 ? (塞浦路斯)

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 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?