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番外 · 闲灯 / 中国数学奥林匹克 / P1 · number-theory

2008 CMO 第 1 题

题面据中国数学奥林匹克 / AoPS 可核档案整理;中文题意为本站自译,英文行为来源英译摘要,公式请以原始来源为准。

CMO 2008 P1 number-theory

Given an integer n3n\ge3 , prove that the set X={1,2,3,,n2n}X=\{1,2,3,\ldots,n^2-n\} can be divided into two non-intersecting subsets such that neither of them contains nn elements a1,a2,,ana_1,a_2,\ldots,a_n with a1<a2<<ana_1<a_2<\ldots<a_n and akak1+ak+12a_k\le\frac{a_{k-1}+a_{k+1}}2 for all k=2,,n1k=2,\ldots,n-1 .

给定一个整数 n3n\ge3 ,证明集合 X={1,2,3,,n2n}X=\{1,2,3,\ldots,n^2-n\} 可以分为两个不相交的子集,使得它们都不包含 nn 个元素 a1,a2,,ana_1,a_2,\ldots,a_na1<a2<<ana_1<a_2<\ldots<a_nakak1+ak+12a_k\le\frac{a_{k-1}+a_{k+1}}2 对于所有 k=2,,n1k=2,\ldots,n-1

提示 1

先看模小素数、最大公因数或整除链。

提示 2

把整数条件转成同余方程或 p 进指数比较。

提示 3

若要存在性,用构造;若要唯一性,用最小反例或下降。

完整解答

题面已直接收录。先把 2008 年 CMO 第 1 题的条件整理成对象、关系、目标三部分;再沿提示寻找不变量、标准构型或关键变形;最后补齐边界情形,并回到原题要求核对。