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

2015 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 2015 P2 number-theory

Let S={2,3,4,}S=\{2,3,4, \ldots\} denote the set of integers that are greater than or equal to 2 . Does there exist a function f:SSf: S \rightarrow S such that

$$

f(a) f(b)=f\left(a^{2} b^{2}\right) \text { for all } a, b \in S \text { with } a \neq b ?

$$

S={2,3,4,}S=\{2,3,4, \ldots\} 表示大于或等于 2 的整数集。是否存在一个函数 f:SSf: S \rightarrow S 使得

$$

f(a) f(b)=f\left(a^{2} b^{2}\right) \text { 对于所有 } a, b \in S \text { 和 } a \neq b ?

$$

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。2015 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?