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

2011 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 2011 N3 number-theory

Let n1n \geq 1 be an odd integer. Determine all functions ff from the set of integers to itself such that for all integers xx and yy the difference f(x)f(y)f(x)-f(y) divides xnynx^{n}-y^{n}.

n1n \geq 1 为奇数。确定从整数集合到自身的所有函数 ff,使得对于所有整数 xxyy,差值 f(x)f(y)f(x)-f(y) 除以 xnynx^{n}-y^{n}

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。2011 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?