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

2014 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 2014 N4 number-theory

Let n>1n>1 be a given integer. Prove that infinitely many terms of the sequence (ak)k1\left(a_{k}\right)_{k \geq 1}, defined by ak=nkka_{k}=\left\lfloor\frac{n^{k}}{k}\right\rfloor are odd. (For a real number x,xx,\lfloor x\rfloor denotes the largest integer not exceeding xx.) (Hong Kong)

n>1n>1 为给定整数。证明由 ak=nkka_{k}=\left\lfloor\frac{n^{k}}{k}\right\rfloor 定义的序列 (ak)k1\left(a_{k}\right)_{k \geq 1} 的无穷多个项是奇数。 (对于实数xxx,\lfloor x\rfloor表示不超过xx的最大整数。)(香港)

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。2014 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?