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番外 · 题谱 · 2004 · P3

2004 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/2004.pdf。

Putnam 2004 A3 number-theory

Define a sequence {un}n=0\{ u_n \}_{n=0}^\infty

by u0=u1=u2=1u_0 = u_1 = u_2 = 1, and thereafter by

the

condition that

$$

\det\begin{pmatrix}

u_n & u_{n+1}\\

u_{n+2} & u_{n+3}

\end{pmatrix}

= n!

$$

for all n0n \ge 0. Show that unu_n is an integer for all nn.

(By convention, 0!=10! = 1.)

定义序列 {un}n=0\{ u_n \}_{n=0}^\infty

通过 u0=u1=u2=1u_0 = u_1 = u_2 = 1,然后通过

条件是

$$

\det\begin{pmatrix}

u_n & u_{n+1}\\

u_{n+2} 和 u_{n+3}

\end{p 矩阵}

= n!

$$

对于所有 n0n \ge 0。证明 unu_n 是所有 nn 的整数。

(按照惯例,0=10!= 1。)

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。2004 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?