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番外 · 题谱 · 2016 · P2

2016 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 2016 P2 number-theory

Prove that for any positive integer k,k,

(k2)!j=0k1j!(j+k)!\left(k^2\right)!\cdot\prod_{j=0}^{k-1}\frac{j!}{\left(j+k\right)!}

is an integer.

证明对于任何正整数 k,k,

(k2)!j=0k1j!(j+k)!\left(k^2\right)!\cdot\prod_{j=0}^{k-1}\frac{j!}{\left(j+k\right)!}

是一个整数。

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。2016 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?