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番外 · 题谱 · 1999 · P3

1999 USAMO 第 3 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 1999 P3 number-theory

Let p>2p > 2 be a prime and let a,b,c,da,b,c,d be integers not divisible by pp, such that

{rap}+{rbp}+{rcp}+{rdp}=2\left\{ \dfrac{ra}{p} \right\} + \left\{ \dfrac{rb}{p} \right\} + \left\{ \dfrac{rc}{p} \right\} + \left\{ \dfrac{rd}{p} \right\} = 2

for any integer rr not divisible by pp. Prove that at least two of the numbers a+ba+b, a+ca+c, a+da+d, b+cb+c, b+db+d, c+dc+d are divisible by pp. (Note: {x}=xx\{x\} = x - \lfloor x \rfloor denotes the fractional part of xx.)

p>2p > 2 为素数,并令 a,b,c,da,b,c,d 为不可被 pp 整除的整数,这样

{rap}+{rbp}+{rcp}+{rdp}=2\left\{ \dfrac{ra}{p} \right\} + \left\{ \dfrac{rb}{p} \right\} + \left\{ \dfrac{rc}{p} \right\} + \left\{ \dfrac{rd}{p} \right\} = 2

对于任何不能被 pp 整除的整数 rr。证明数字 a+ba+ba+ca+ca+da+db+cb+cb+db+dc+dc+d 中至少有两个可被 pp 整除。 (注:{x}=xx\{x\} = x - \lfloor x \rfloor 表示 xx 的小数部分。)

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。1999 年 USAMO P3 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?