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 positive integers and define as the greatest exponent such that divides !. Prove that there are infinitely many such that and infinitely many such that . (Brazil) Let be positive integers such that the products form a strictly increasing arithmetic progression in that order. Determine the smallest positive integer that could be the common difference of such an arithmetic progression. (Canada)
对于正整数 和 ,将 定义为最大指数 ,使得 除以 !。证明有无数个 使得 和无限多个 使得 。 (巴西)设为个正整数,使得的乘积 按此顺序形成严格递增的算术级数。确定可能是此类算术级数的公差的最小正整数。 (加拿大)
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。2023 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?