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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / S02 · number-theory

2000 IMO Shortlist S02

题面据 IMO Shortlist 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。

IMO Shortlist 2000 S02 number-theory

Determine all positive integers n2n\geq 2 that satisfy the following condition: for all aa and bb relatively prime to nn we have ab(modn)if and only ifab1(modn).a \equiv b \pmod n\qquad\text{if and only if}\qquad ab\equiv 1 \pmod n.

确定满足以下条件的所有正整数 n2n\geq 2:对于所有 aabbnn 互质,我们有 ab(modn)当且仅当ab1(modn).a \equiv b \pmod n\qquad\text{当且仅当}\qquad ab\equiv 1 \pmod n.

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。2000 年 IMO Shortlist S02 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?