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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / S13 · number-theory

2002 IMO Shortlist S13

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 S13 number-theory

Let PP be a cubic polynomial given by P(x)=ax3+bx2+cx+dP(x)=ax^3+bx^2+cx+d , where a,b,c,da,b,c,d are integers and a0a\ne0 . Suppose that xP(x)=yP(y)xP(x)=yP(y) for infinitely many pairs x,yx,y of integers with xyx\ne y . Prove that the equation P(x)=0P(x)=0 has an integer root.

PP 为由 P(x)=ax3+bx2+cx+dP(x)=ax^3+bx^2+cx+d 给出的三次多项式,其中 a,b,c,da,b,c,d 为整数, a0a\ne0 。假设 xP(x)=yP(y)xP(x)=yP(y) 对于无限多个 x,yx,y 整数对 xyx\ne y 。证明方程 P(x)=0P(x)=0 有整数根。

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 S13 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?