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番外 · 题谱 · 2022 · P1

2022 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 2022 P1 number-theory

Let aa and bb be positive integers. The cells of an (a+b+1)×(a+b+1)(a+b+1)\times (a+b+1) grid are colored amber and bronze such that there are at least a2+abba^2+ab-b amber cells and at least b2+abab^2+ab-a bronze cells. Prove that it is possible to choose aa amber cells and bb bronze cells such that no two of the a+ba+b chosen cells lie in the same row or column.

aabb为正整数。 (a+b+1)×(a+b+1)(a+b+1)\times (a+b+1) 网格的单元格颜色为琥珀色和青铜色,因此至少有 a2+abba^2+ab-b 琥珀色单元格和至少 b2+abab^2+ab-a 青铜色单元格。证明可以选择 aa 琥珀色单元格和 bb 青铜色单元格,使得 a+ba+b 所选单元格中没有两个位于同一行或同一列。

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。2022 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?