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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / S17 · number-theory

2003 IMO Shortlist S17

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 2003 S17 number-theory

Each positive integer aa undergoes the following procedure in order to obtain the number d=d(a)d = d\left(a\right) :

(i) move the last digit of aa to the first position to obtain the numb er bb ;
(ii) square bb to obtain the number cc ;
(iii) move the first digit of cc to the end to obtain the number dd .

(All the numbers in the problem are considered to be represented in base 1010 .) For example, for a=2003a=2003 , we get b=3200b=3200 , c=10240000c=10240000 , and d=02400001=2400001=d(2003)d = 02400001 = 2400001 = d(2003) .)

Find all numbers aa for which d(a)=a2d\left( a\right) =a^2 .

*Proposed by Zoran Sunic, USA*

每个正整数 aa 经过以下过程以获得数字 d=d(a)d = d\left(a\right)

(i) 将aa的最后一位移至第一个位置,得到数字bb
(ii) 平方 bb 以获得数字 cc
(iii) 将 cc 的第一位数字移至末尾以获得数字 dd

(问题中的所有数字都被认为以 1010 为基数表示。)例如,对于 a=2003a=2003 ,我们得到 b=3200b=3200c=10240000c=10240000d=02400001=2400001=d(2003)d = 02400001 = 2400001 = d(2003) 。)

查找满足 d(a)=a2d\left( a\right) =a^2 的所有数字 aa

*由美国 Zoran Sunic 提出*

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。2003 年 IMO Shortlist S17 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?