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番外 · 题谱 · 1999 · P11

1999 Putnam B5

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 B5 number-theory

For an integer n3n\geq 3, let θ=2π/n\theta=2\pi/n. Evaluate the determinant of the

n×nn\times n matrix I+AI+A, where II is the n×nn\times n identity matrix and

A=(ajk)A=(a_{jk}) has entries ajk=cos(jθ+kθ)a_{jk}=\cos(j\theta+k\theta) for all j,kj,k.

对于整数 n3n\geq 3,令 θ=2π/n\theta=2\pi/n。评估的决定因素

n×nn\times n 矩阵 I+AI+A,其中 IIn×nn\times n 单位矩阵,

A=(ajk)A=(a_{jk}) 具有所有 j,kj,k 的条目 ajk=cos(jθ+kθ)a_{jk}=\cos(j\theta+k\theta)

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 B5 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?