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。
A mathematical frog jumps along the number line. The frog starts at 1, and jumps according to the following rule: if the frog is at integer , then it can jump either to or to where is the largest power of 2 that is a factor of . Show that if is a positive integer and is a nonnegative integer, then the minimum number of jumps needed to reach is greater than the minimum number of jumps needed to reach .
一只数学青蛙沿着数轴跳跃。青蛙从 1 开始,并根据以下规则跳跃:如果青蛙位于整数 ,则它可以跳到 或 ,其中 是 2 的最大幂,即 的因数。证明如果 是正整数且 是非负整数,则到达 所需的最小跳转次数大于到达 所需的最小跳转次数。
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 P5 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?