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2016 CMO 第 2 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 2016 P2 geometry

Let pp be an odd prime and a1,a2,...,apa_1, a_2,...,a_p be integers. Prove that the following two conditions are equivalent:

1) There exists a polynomial P(x)P(x) with degree p12\leq \frac{p-1}{2} such that P(i)ai(modp)P(i) \equiv a_i \pmod p for all 1ip1 \leq i \leq p 2) For any natural dp12d \leq \frac{p-1}{2} , i=1p(ai+dai)20(modp)\sum_{i=1}^p (a_{i+d} - a_i )^2 \equiv 0 \pmod p where indices are taken (modp)\pmod p

pp 为奇素数,a1,a2,...,apa_1, a_2,...,a_p 为整数。证明以下两个条件等价:

1) 存在一个度为 p12\leq \frac{p-1}{2} 的多项式 P(x)P(x),使得 P(i)ai(modp)P(i) \equiv a_i \pmod p 对于所有 1ip1 \leq i \leq p 2) 对于任何自然的 dp12d \leq \frac{p-1}{2}i=1p(ai+dai)20(modp)\sum_{i=1}^p (a_{i+d} - a_i )^2 \equiv 0 \pmod p 其中采用索引 (modp)\pmod p

提示 1

先说出现象:哪些量会变,哪些约束不会变。

提示 2

找守恒量、相似关系、平衡条件或不变量,不急着代公式。

提示 3

把物理图景或谜题结构翻成一个最小方程组,再处理边界情况。

完整解答

题面已直接收录。先把 2016 年 CMO 第 2 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。

这类题最怕一上来套公式。先把图景或语言条件说清楚,答案通常会少绕很多路。