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番外 · 题谱 · 2017 · P1

2017 USAMO 第 1 题

数论 · P1/P4 · 起手题

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 2017 P1 number-theory

Prove that there are infinitely many distinct pairs (a,b)(a,b) of relatively prime positive integers a>1a>1 and b>1b>1 such that ab+baa^b+b^a is divisible by a+ba+b.

证明存在无限多个不同的相对质数正整数 (a,b)(a,b)a>1a>1b>1b>1,使得 ab+baa^b+b^a 可被 a+ba+b 整除。

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。2017 年 USAMO P1 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?