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番外 · 闲灯 / 亚太数学奥林匹克 / P3 · number-theory

2018 APMO 第 3 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 2018 P3 number-theory

A collection of nn squares on the plane is called tri-connected if the following criteria are satisfied:
(i) All the squares are congruent.
(ii) If two squares have a point PP in common, then PP is a vertex of each of the squares.
(iii) Each square touches exactly three other squares.

How many positive integers nn are there with 2018n30182018 \leq n \leq 3018, such that there exists a collection of nn squares that is tri-connected?

Answer: 501

如果满足以下条件,平面上 nn 个正方形的集合称为三连通的:

(i) 所有的正方形都是全等的。

(ii) 如果两个正方形有一个公共点 PP,则 PP 是每个正方形的顶点。

(iii) 每个方格恰好接触其他三个方格。

2018n30182018 \leq n \leq 3018 有多少个正整数 nn,使得存在一个由 nn 个三元连通的正方形组成的集合?

答案:501

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。2018 年 APMO P3 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?