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番外 · 闲灯 / 亚太数学奥林匹克 / P2 · number-theory

1999 APMO 第 2 题

题面据 APMO 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。

APMO 1999 P2 number-theory

Let a1,a2,a_{1}, a_{2}, \cdots be a sequence of real numbers satisfying ai+jai+aja_{i+j} \leq a_{i}+a_{j} for all i,j=1,2,i, j=1,2, \cdots. Prove that

a1+a22+a33++annana_{1}+\frac{a_{2}}{2}+\frac{a_{3}}{3}+\cdots+\frac{a_{n}}{n} \geq a_{n}

for each positive integer nn.

a1,a2,a_{1}, a_{2}, \cdots 为对于所有 i,j=1,2,i, j=1,2, \cdots 满足 ai+jai+aja_{i+j} \leq a_{i}+a_{j} 的实数序列。证明

a1+a22+a33++annana_{1}+\frac{a_{2}}{2}+\frac{a_{3}}{3}+\cdots+\frac{a_{n}}{n} \geq a_{n}

对于每个正整数 nn

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。1999 年 APMO 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?