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番外 · 闲灯 / 亚太数学奥林匹克 / P5 · number-theory

2008 APMO 第 5 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 2008 P5 number-theory

Let a,b,ca, b, c be integers satisfying 0<a<c10<a<c-1 and 1<b<c1<b<c. For each kk, 0ka0 \leq k \leq a, let rk,0rk<cr_{k}, 0 \leq r_{k}<c, be the remainder of kbk b when divided by cc. Prove that the two sets {r0,r1,r2,,ra}\left\{r_{0}, r_{1}, r_{2}, \ldots, r_{a}\right\} and {0,1,2,,a}\{0,1,2, \ldots, a\} are different.

abca、b、c为满足0<a<c10<a<c-11<b<c1<b<c的整数。对于每个 kk, 0ka0 \leq k \leq a,令 rk,0rk<cr_{k}, 0 \leq r_{k}<ckbk b 除以 cc 时的余数。证明两个集合 {r0,r1,r2,,ra}\left\{r_{0}, r_{1}, r_{2}, \ldots, r_{a}\right\}{0,1,2,,a}\{0,1,2, \ldots, a\} 不同。

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。2008 年 APMO P5 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?