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番外 · 题谱 · 2015 · P8

2015 Putnam B2

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/2015.pdf。

Putnam 2015 B2 number-theory

Given a list of the positive integers 1,2,3,4,1,2,3,4,\dots, take the first three numbers
1,2,31,2,3 and their sum 66 and cross all four numbers off the list. Repeat with the three
smallest remaining numbers 4,5,74,5,7 and their sum 1616. Continue in this way, crossing off the three smallest remaining numbers and their sum, and consider the sequence of sums produced: 6,16,27,36,6, 16, 27, 36, \dots. Prove or disprove that there is some number in the sequence whose base 10 representation ends with 20152015.

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给定一个正整数列表 1,2,3,4,1,2,3,4,\dots,取前三个数字

1,2,31,2,3 及其总和 66,然后将所有四个数字从列表中划掉。与三个重复

剩余的最小数字 4,5,74,5,7 及其总和 1616。继续以这种方式,划掉剩余的三个最小数字及其总和,并考虑产生的总和的序列:6,16,27,36,6, 16, 27, 36, \dots。证明或反驳序列中存在某个数字,其基数 10 表示以 20152015 结尾。

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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。2015 年 Putnam B2 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?