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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / N6 · number-theory

2006 IMO Shortlist N6

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 N6 number-theory

Let a>b>1a>b>1 be relatively prime positive integers. Define the weight of an integer cc, denoted by w(c)w(c), to be the minimal possible value of x+y|x|+|y| taken over all pairs of integers xx and yy such that ax+by=c.a x+b y=c . An integer cc is called a local champion if w(c)w(c±a)w(c) \geq w(c \pm a) and w(c)w(c±b)w(c) \geq w(c \pm b). Find all local champions and determine their number.

a>b>1a>b>1 为互质正整数。将整数 cc 的权重定义为 w(c)w(c) 表示的 x+y|x|+|y| 对所有整数对 xxyy 的最小可能值,使得 ax+by=ca x+b y=c 。 如果 w(c)w(c±a)w(c) \geq w(c \pm a)w(c)w(c±b)w(c) \geq w(c \pm b) 则整数 cc 被称为本地冠军。找到所有本地冠军并确定他们的数量。

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 N6 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?