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番外 · 题谱 · 2006 · P3

2006 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 2006 P3 number-theory

For integral mm, let p(m)p(m) be the greatest prime divisor of mm. By convention, we set p(±1)=1p(\pm 1)=1 and p(0)=p(0)=\infty. Find all polynomials ff with integer coefficients such that the sequence {p(f(n2))2n)}nZ0\{ p(f(n^2))-2n) \}_{n \in \mathbb{Z} \ge 0} is bounded above. (In particular, this requires f(n2)0f(n^2)\neq 0 for n0n\ge 0.)

对于积分 mm,令 p(m)p(m)mm 的最大素因数。按照惯例,我们设置 p(±1)=1p(\pm 1)=1p(0)=p(0)=\infty。找到所有具有整数系数的多项式 ff,使得序列 {p(f(n2))2n)}nZ0\{ p(f(n^2))-2n) \}_{n \in \mathbb{Z} \ge 0} 在上面有界。 (特别是,这需要 f(n2)0f(n^2)\neq 0 for n0n\ge 0。)

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。2006 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?