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

2025 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 2025 P2 number-theory

Let α\alpha and β\beta be positive real numbers. Emerald makes a trip in the coordinate plane, starting off from the origin (0,0)(0,0) . Each minute she moves one unit up or one unit to the right, restricting herself to the region xy<2025|x - y|< 2025 , in the coordinate plane. By the time she visits a point (x,y)(x,y) she writes down the integer xα+yβ\lfloor x\alpha +y\beta \rfloor on it. It turns out that Emerald wrote each non- negative integer exactly once. Find all the possible pairs (α,β)(\alpha ,\beta) for which such a trip would be possible.

Answer: (α,β)(\alpha ,\beta) such that α+β=2\alpha +\beta = 2

α\alphaβ\beta 为正实数。 Emerald 从原点 (0,0)(0,0) 开始在坐标平面中进行一次旅行。她每分钟向上移动一个单位或向右移动一个单位,将自己限制在坐标平面中的区域 xy<2025|x - y|< 2025 内。当她访问点 (x,y)(x,y) 时,她在其上写下整数 xα+yβ\lfloor x\alpha +y\beta \rfloor。事实证明,Emerald 将每个非负整数只写了一次。找到所有可能的对 (α,β)(\alpha ,\beta) ,这样的旅行是可能的。

答案:(α,β)(\alpha ,\beta) 使得 α+β=2\alpha +\beta = 2

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。2025 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?