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番外 · 题谱 · 1990 · P2

1990 USAMO 第 2 题

数论 · P2/P5 · 中段题

题面据 USAMO 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。

USAMO 1990 P2 number-theory

A sequence of functions {fn(x)}\, \{f_n(x) \} \, is defined recursively as follows:


\begin{aligned} f_1(x) &= \sqrt {x^2 + 48}, \quad \text{and} \\ f_{n + 1}(x) &= \sqrt {x^2 + 6f_n(x)} \quad \text{for } n \geq 1. \end{aligned}

(Recall that \makebox[5mm]\sqrt {\makebox[5mm]{}} is understood to represent the positive square root.) For each positive integer nn, find all real solutions of the equation fn(x)=2x\, f_n(x) = 2x \,.

函数序列 {fn(x)}\, \{f_n(x) \} \, 递归定义如下:

$$

$$

\begin{对齐} f_1(x) &= \sqrt {x^2 + 48}, \quad \text{and} \\ f_{n + 1}(x) &= \sqrt {x^2 + 6f_n(x)} \quad \text{for } n \geq 1。 \end{对齐}

$$

$$

(回想一下 \makebox[5mm]\sqrt {\makebox[5mm]{}} 被理解为表示正平方根。)对于每个正整数 nn,找到方程 fn(x)=2x\, f_n(x) = 2x \, 的所有实数解。

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。1990 年 USAMO P2 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?