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

2010 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 2010 P2 number-theory

For a positive integer kk, call an integer a pure kk-th power if it can be represented as mkm^{k} for some integer mm. Show that for every positive integer nn there exist nn distinct positive integers such that their sum is a pure 2009-th power, and their product is a pure 2010-th power.

对于正整数 kk,如果某个整数 mm 可以表示为 mkm^{k},则称该整数为纯 kk 次幂。证明对于每个正整数 nn 都存在 nn 个不同的正整数,使得它们的和是纯 2009 次方,它们的乘积是纯 2010 次方。

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。2010 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?