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番外 · 闲灯 / 国际数学奥林匹克 / P1 · number-theory

1971 IMO 第 1 题

题面据 IMO 可核档案整理;中文题意为本站自译或改写,正式公式请以原始来源为准。PDF:https://www.imo-official.org/problems/1971/eng.pdf。本站于 2026-05-13 将 IMO 题谱生成范围校验至 2025 年。

IMO 1971 P1 number-theory

(BUL 2) Consider a sequence of polynomials P0(x),P1(x),P2(x),P_{0}(x), P_{1}(x), P_{2}(x), \ldots, Pn(x),P_{n}(x), \ldots, where P0(x)=2,P1(x)=xP_{0}(x)=2, P_{1}(x)=x and for every n1n \geq 1 the following equality holds: Pn+1(x)+Pn1(x)=xPn(x)P_{n+1}(x)+P_{n-1}(x)=x P_{n}(x) Prove that there exist three real numbers a,b,ca, b, c such that for all n1n \geq 1, (x24)[Pn2(x)4]=[aPn+1(x)+bPn(x)+cPn1(x)]2\left(x^{2}-4\right)\left[P_{n}^{2}(x)-4\right]=\left[a P_{n+1}(x)+b P_{n}(x)+c P_{n-1}(x)\right]^{2}

(BUL 2) 考虑一系列多项式 P0(x),P1(x),P2(x),P_{0}(x), P_{1}(x), P_{2}(x), \ldots, Pn(x),P_{n}(x), \ldots,其中 P0(x)=2,P1(x)=xP_{0}(x)=2, P_{1}(x)=x 并且对于每个 n1n \geq 1 存在以下等式: Pn+1(x)+Pn1(x)=xPn(x)P_{n+1}(x)+P_{n-1}(x)=x P_{n}(x)证明存在三个实数a,b,ca, b, c,使得对于所有n1n \geq 1, (x24)[Pn2(x)4]=[aPn+1(x)+bPn(x)+cPn1(x)]2\left(x^{2}-4\right)\left[P_{n}^{2}(x)-4\right]=\left[a P_{n+1}(x)+b P_{n}(x)+c P_{n-1}(x)\right]^{2}

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

题面来自可核来源,本站补原创提示和解法骨架。 先把 1971 年第 1 题归入 number theory:数论结构题:先看同余、整除、最大公因数和 p 进赋值,再用构造或反证把整数条件锁紧。 完整解答的主线是先翻译题设,提取一个不变量或标准构型;第二步用提示阶梯里的入口建立关键等式;第三步把剩余情形分完,并回到题目要求检查边界和等号。P1 的题位也给出节奏提示:P1/P4 多半从直接观察起步,P2/P5 需要一个中间引理,P3/P6 则要把两个看似分开的条件接到同一个结构上。