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番外 · 题谱 · 2014 · P7

2014 Putnam B1

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/2014.pdf。

Putnam 2014 B1 number-theory

A *base 1010 over-expansion* of a positive integer NN is an expression of the form

$$

N = d_k 10^k + d_{k-1} 10^{k-1} + \cdots + d_0 10^0

$$

with dk0d_k \neq 0 and di{0,1,2,,10}d_i \in \{0,1,2,\dots,10\} for all ii.

For instance, the integer N=10N = 10 has two base 10 over-expansions: 10=1010010 = 10 \cdot 10^0

and the usual base 10 expansion 10=1101+010010 = 1 \cdot 10^1 + 0 \cdot 10^0.

Which positive integers have a unique base 10 over-expansion?

正整数 NN 的 *base 1010 过度扩展* 是以下形式的表达式

$$

N = d_k 10^k + d_{k-1} 10^{k-1} + \cdots + d_0 10^0

$$

对于所有 iidk0d_k \neq 0di{0,1,2,,10}d_i \in \{0,1,2,\dots,10\}

例如,整数 N=10N = 10 有两个以 10 为底的过度扩展: 10=1010010 = 10 \cdot 10^0

以及通常的以 10 为底的扩展 10=1101+010010 = 1 \cdot 10^1 + 0 \cdot 10^0

哪些正整数具有唯一的以 10 为底的过度扩展?

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。2014 年 Putnam B1 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?