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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / N4 · number-theory

2011 IMO Shortlist N4

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 N4 number-theory

For each positive integer kk, let t(k)t(k) be the largest odd divisor of kk. Determine all positive integers aa for which there exists a positive integer nn such that all the differences t(n+a)t(n),t(n+a+1)t(n+1),,t(n+2a1)t(n+a1)t(n+a)-t(n), \quad t(n+a+1)-t(n+1), \quad \ldots, \quad t(n+2 a-1)-t(n+a-1) are divisible by 4 .

对于每个正整数 kk,令 t(k)t(k)kk 的最大奇数除数。确定存在正整数 nn 的所有正整数 aa ,使得所有差值 t(n+a)t(n),t(n+a+1)t(n+1),,t(n+2a1)t(n+a1)t(n+a)-t(n), \quad t(n+a+1)-t(n+1), \quad \ldots, \quad t(n+2 a-1)-t(n+a-1) 都能被 4 整除。

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 N4 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?