灯下 登录
番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / N7 · number-theory

2015 IMO Shortlist N7

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 2015 N7 number-theory

Let Z>0\mathbb{Z}_{>0} denote the set of positive integers. For any positive integer kk, a function f:Z>0Z>0f: \mathbb{Z}_{>0} \rightarrow \mathbb{Z}_{>0} is called kk-good if gcd(f(m)+n,f(n)+m)k\operatorname{gcd}(f(m)+n, f(n)+m) \leq k for all mnm \neq n. Find all kk such that there exists a kk-good function. (Canada)

Z>0\mathbb{Z}_{>0} 表示正整数集合。对于任何正整数 kk,如果 gcd(f(m)+n,f(n)+m)k\operatorname{gcd}(f(m)+n, f(n)+m) \leq k 对于所有 mnm \neq n,则函数 f:Z>0Z>0f: \mathbb{Z}_{>0} \rightarrow \mathbb{Z}_{>0} 被称为 kk-good。找到所有 kk 使得存在 kk-good 函数。 (加拿大)

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。2015 年 IMO Shortlist N7 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?