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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / S12 · number-theory

2004 IMO Shortlist S12

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 2004 S12 number-theory

Let kk be a fixed integer greater than 1, and let m=4k25{m=4k^2-5} . Show that there exist positive integers aa and bb such that the sequence (xn)(x_n) defined by x0=a,x1=b,xn+2=xn+1+xnforn=0,1,2,,x_0=a,\quad x_1=b,\quad x_{n+2}=x_{n+1}+x_n\quad\text{for}\quad n=0,1,2,\dots, has all of its terms relatively prime to mm .

*Proposed by Jaroslaw Wroblewski, Poland*

kk 为大于 1 的固定整数,并令 m=4k25{m=4k^2-5} 。证明存在正整数 aabb,使得由 x0=a,x1=b,xn+2=xn+1+xnforn=0,1,2,,x_0=a,\quad x_1=b,\quad x_{n+2}=x_{n+1}+x_n\quad\text{for}\quad n=0,1,2,\dots, 定义的序列 (xn)(x_n) 的所有项都与 mm 互质。

*由波兰 Jaroslaw Wroblewski 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。2004 年 IMO Shortlist S12 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?