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番外 · 闲灯 / 亚太数学奥林匹克 / P4 · number-theory

2024 APMO 第 4 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 2024 P4 number-theory

Prove that for every positive integer tt there is a unique permutation a0,a1,,at1a_{0}, a_{1}, \ldots, a_{t-1} of 0,1,,t0,1, \ldots, t- 1 such that, for every 0it10 \leq i \leq t-1, the binomial coefficient (t+i2ai)\binom{t+i}{2 a_{i}} is odd and 2ait+i2 a_{i} \neq t+i.

证明对于每个正整数 tt,存在 0,1,,t0,1, \ldots, t- 1 的唯一排列 a0,a1,,at1a_{0}, a_{1}, \ldots, a_{t-1},使得对于每个 0it10 \leq i \leq t-1,二项式系数 (t+i2ai)\binom{t+i}{2 a_{i}} 为奇数,2ait+i2 a_{i} \neq t+i

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。2024 年 APMO P4 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?