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番外 · 题谱 · 1997 · P6

1997 USAMO 第 6 题

数论 · P3/P6 · 压轴题

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 1997 P6 number-theory

Suppose the sequence of nonnegative integers a1,a2,...,a1997a_1,a_2,...,a_{1997} satisfies

ai+ajai+jai+aj+1a_i+a_j \le a_{i+j} \le a_i+a_j+1

for all i,j1i, j \ge 1 with i+j1997i+j \le 1997. Show that there exists a real number xx such that an=nxa_n=\lfloor{nx}\rfloor (the greatest integer nx\le nx) for all 1n19971 \le n \le 1997.

假设非负整数序列 a1,a2,...,a1997a_1,a_2,...,a_{1997} 满足

ai+ajai+jai+aj+1a_i+a_j \le a_{i+j} \le a_i+a_j+1

对于所有 i,j1i, j \ge 1i+j1997i+j \le 1997。证明对于所有 1n19971 \le n \le 1997 存在一个实数 xx,使得 an=nxa_n=\lfloor{nx}\rfloor (最大整数 nx\le nx)。

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。1997 年 USAMO P6 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?