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番外 · 题谱 · 2024 · P30

2024 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。 PDF:https://www.imo-official.org/problems/IMO2024SL.pdf。

IMO Shortlist 2024 N6 number-theory

Let nn be a positive integer. We say that a polynomial PP with integer coefficients is nn-good if there exists a polynomial QQ of degree 22 with integer coefficients such that Q(k)(P(k)+Q(k))Q(k)(P(k)+Q(k)) is never divisible by nn for any integer kk.

Determine all integers nn such that every polynomial with integer coefficients is an nn-good polynomial.

nn 为正整数。若对一个整数系数多项式 PP,存在一个二次整数系数多项式 QQ,使得对任意整数 kkQ(k)(P(k)+Q(k))Q(k)(P(k)+Q(k)) 都不被 nn 整除,则称 PPnn-good 的。

确定所有整数 nn,使得每个整数系数多项式都是 nn-good 多项式。

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。2024 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?