灯下 登录
番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / N3 · number-theory

2006 IMO Shortlist N3

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 2006 N3 number-theory

The sequence f(1),f(2),f(3),f(1), f(2), f(3), \ldots is defined by f(n)=1n(n1+n2++nn),f(n)=\frac{1}{n}\left(\left\lfloor\frac{n}{1}\right\rfloor+\left\lfloor\frac{n}{2}\right\rfloor+\cdots+\left\lfloor\frac{n}{n}\right\rfloor\right), where x\lfloor x\rfloor denotes the integer part of xx. (a) Prove that f(n+1)>f(n)f(n+1)>f(n) infinitely often. (b) Prove that f(n+1)<f(n)f(n+1)<f(n) infinitely often. (South Africa)

序列 f(1),f(2),f(3),f(1), f(2), f(3), \ldots 定义为 f(n)=1n(n1+n2++nn),f(n)=\frac{1}{n}\left(\left\lfloor\frac{n}{1}\right\rfloor+\left\lfloor\frac{n}{2}\right\rfloor+\cdots+\left\lfloor\frac{n}{n}\right\rfloor\right), 其中x\lfloor x\rfloor 表示xx 的整数部分。 (a) 证明f(n+1)>f(n)f(n+1)>f(n)无限次出现。 (b) 无限次证明 f(n+1)<f(n)f(n+1)<f(n)。 (南非)

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。2006 年 IMO Shortlist N3 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?