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番外 · 题谱 · 2025 · P2

2025 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 2025 P2 number-theory

Let nn and kk be positive integers with k<nk<n. Let P(x)P(x) be a polynomial of degree nn with real coefficients, nonzero constant term, and no repeated roots. Suppose that for any real numbers a0,a1,,aka_0, a_1, \dots, a_k such that the polynomial akxk++a1x+a0a_kx^k+\cdots+a_1x+a_0 divides P(x)P(x), the product a0a1aka_0a_1\cdots a_k is zero. Prove that P(x)P(x) has a nonreal root.

nnkk 为正整数且 k<nk<n。令 P(x)P(x) 为具有实数系数、非零常数项且无重根的 nn 次多项式。假设对于任何实数 a0,a1,,aka_0, a_1, \dots, a_k,使得多项式 akxk++a1x+a0a_kx^k+\cdots+a_1x+a_0 除以 P(x)P(x),乘积 a0a1aka_0a_1\cdots a_k 为零。证明 P(x)P(x) 有非实根。

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。2025 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?