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番外 · 题谱 · 2005 · P10

2005 Putnam B4

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/2005.pdf。

Putnam 2005 B4 number-theory

For positive integers mm and nn, let f(m,n)f(m,n) denote the number of

nn-tuples (x1,x2,,xn)(x_1,x_2,\dots,x_n) of integers such that

x1+x2++xnm|x_1| + |x_2| + \cdots + |x_n| \leq m.

Show that f(m,n)=f(n,m)f(m,n) = f(n,m).

对于正整数 mmnn,令 f(m,n)f(m,n) 表示

nn 个整数元组 (x1,x2,,xn)(x_1,x_2,\dots,x_n) 使得

x1+x2++xnm|x_1| + |x_2| + \cdots + |x_n| \leq m

证明 f(m,n)=f(n,m)f(m,n) = f(n,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。2005 年 Putnam B4 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?