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番外 · 题谱 · 1999 · P3

1999 Putnam A3

数论 · P3/P6 · 压轴题

题面据 Putnam 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://kskedlaya.org/putnam-archive/1999.pdf。

Putnam 1999 A3 number-theory

Consider the power series expansion

112xx2=n=0anxn.\frac{1}{1-2x-x^2} = \sum_{n=0}^\infty a_n x^n.

Prove that, for each integer n0n\geq 0, there is an integer mm such that

an2+an+12=am.a_n^2 + a_{n+1}^2 = a_m .

考虑幂级数展开

112xx2=n=0anxn\frac{1}{1-2x-x^2} = \sum_{n=0}^\infty a_n x^n。

证明,对于每个整数 n0n\geq 0,都有一个整数 mm 使得

an2+an+12=am.a_n^2 + a_{n+1}^2 = a_m .

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。1999 年 Putnam A3 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?