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番外 · 题谱 · 2000 · P11

2000 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/2000.pdf。

Putnam 2000 B5 number-theory

Let S0S_0 be a finite set of positive integers. We define finite

sets

S1,S2,S_1,S_2,\ldots of positive integers as follows:

the integer aa is in Sn+1S_{n+1} if and only if exactly one of a1a-1 or aa is

in

SnS_n.

Show that there exist infinitely many integers NN for which

SN=S0{N+a:aS0}S_N=S_0\cup\{N+a: a\in S_0\}.

S0S_0 为有限正整数集。我们定义有限

S1,S2,S_1,S_2,\ldots 正整数如下:

整数 aa 位于 Sn+1S_{n+1} 当且仅当 a1a-1aa 恰好之一是

SnS_n

证明存在无限多个整数NN,其中

SN=S0{N+a:aS0}S_N=S_0\cup\{N+a: a\in S_0\}

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。2000 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?