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番外 · 题谱 · 2010 · P9

2010 Putnam B3

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/2010.pdf。

Putnam 2010 B3 number-theory

There are 2010 boxes labeled B1,B2,,B2010B_1, B_2, \dots, B_{2010}, and 2010n2010n balls have been distributed

among them, for some positive integer nn. You may redistribute the balls by a sequence of moves,

each of which consists of choosing an ii and moving *exactly* ii balls from box BiB_i into any

one other box. For which values of nn is it possible to reach the distribution with exactly nn balls

in each box, regardless of the initial distribution of balls?

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已分发 2010 个标有 B1B2B2010B_1、B_2、\dots、B_{2010} 的盒子和 2010n2010n

其中,对于某个正整数nn。您可以通过一系列动作重新分配球,

每个步骤都包括选择一个 ii 并*准确地*将 ii 球从 BiB_i 盒子移动到任何一个

另一个盒子。对于哪些 nn 值,可以用恰好 nn 个球来达到分布

在每个盒子里,无论球的初始分布如何?

\medskip

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。2010 年 Putnam B3 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?