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

2008 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 2008 N3 number-theory

Let a0,a1,a2,a_{0}, a_{1}, a_{2}, \ldots be a sequence of positive integers such that the greatest common divisor of any two consecutive terms is greater than the preceding term; in symbols, gcd(ai,ai+1)>ai1\operatorname{gcd}\left(a_{i}, a_{i+1}\right)>a_{i-1}. Prove that an2na_{n} \geq 2^{n} for all n0n \geq 0.

a0,a1,a2,a_{0}, a_{1}, a_{2}, \ldots 为正整数序列,使得任意两个连续项的最大公约数大于前一项;在符号中,gcd(ai,ai+1)>ai1\operatorname{gcd}\left(a_{i}, a_{i+1}\right)>a_{i-1}。证明 an2na_{n} \geq 2^{n} 对于所有 n0n \geq 0

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。2008 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?