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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / A4 · algebra

2012 IMO Shortlist A4

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 2012 A4 algebra

Let ff and gg be two nonzero polynomials with integer coefficients and degf>degg\operatorname{deg} f>\operatorname{deg} g. Suppose that for infinitely many primes pp the polynomial pf+gp f+g has a rational root. Prove that ff has a rational root.

ffgg 为两个具有整数系数的非零多项式,且 degf>degg\operatorname{deg} f>\operatorname{deg} g。假设对于无穷多个素数 pp,多项式 pf+gp f+g 具有有理根。证明 ff 有有理根。

提示 1

先把题面里的关系改写成一个干净的代数对象。

提示 2

寻找不变量、对称式或一个可以降次数的替换。

提示 3

最后用判别式、因式分解、单调性或构造把所有可能排完。

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。2012 年 IMO Shortlist A4 可先归入代数: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?