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番外 · 闲灯 / 亚太数学奥林匹克 / P1 · number-theory

2021 APMO 第 1 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 2021 P1 number-theory

Prove that for each real number r>2r>2, there are exactly two or three positive real numbers xx satisfying the equation x2=rxx^{2}=r\lfloor x\rfloor.

Note: x\lfloor x\rfloor denotes the largest integer less than or equal to xx

证明对于每个实数r>2r>2,恰好有两个或三个正实数xx满足方程x2=rxx^{2}=r\lfloor x\rfloor

Note: x\lfloor x\rfloor denotes the largest integer less than or equal to xx

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。2021 年 APMO P1 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?