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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / S10 · number-theory

2002 IMO Shortlist S10

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 2002 S10 number-theory

Let m,n2m,n\geq2 be positive integers, and let a1,a2,,ana_1,a_2,\ldots ,a_n be integers, none of which is a multiple of mn1m^{n-1} . Show that there exist integers e1,e2,,ene_1,e_2,\ldots,e_n , not all zero, with ei<m\left|{\,e}_i\,\right|<m for all ii , such that e1a1+e2a2++enane_1a_1+e_2a_2+\,\ldots\,+e_na_n is a multiple of mnm^n .

m,n2m,n\geq2 为正整数,并令 a1,a2,,ana_1,a_2,\ldots ,a_n 为整数,其中没有一个是 mn1m^{n-1} 的倍数。证明存在整数 e1,e2,,ene_1,e_2,\ldots,e_n ,且不全为零,并且 ei<m\left|{\,e}_i\,\right|<m 对于所有 ii ,使得 e1a1+e2a2++enane_1a_1+e_2a_2+\,\ldots\,+e_na_nmnm^n 的倍数。

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。2002 年 IMO Shortlist S10 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?