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番外 · 题谱 · 2017 · P1

2017 Putnam A1

数论 · P1/P4 · 起手题

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/2017.pdf。

Putnam 2017 A1 number-theory

Let SS be the smallest set of positive integers such that

(a)
22 is in SS,

(b)
nn is in SS whenever n2n^2 is in SS, and

(c)
(n+5)2(n+5)^2 is in SS whenever nn is in SS.

Which positive integers are not in SS?

(The set SS is ``smallest'' in the sense that SS is contained in any other such set.)

SS 为最小的正整数集合,使得

(一)
22 的单位是 SS

(二)
只要 n2n^2SS 中,nn 就在 SS 中,并且

(三)
只要 nnSS 中,(n+5)2(n+5)^2 就在 SS 中。

哪些正整数不在 SS 中?

(集合 SS 是“最小的”,因为 SS 包含在任何其他此类集合中。)

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。2017 年 Putnam A1 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?