灯下 登录
番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / N8 · number-theory

2015 IMO Shortlist N8

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 N8 number-theory

For every positive integer nn with prime factorization n=i=1kpiαin=\prod_{i=1}^{k} p_{i}^{\alpha_{i}}, define (n)=i:pi>10100αi.\mho(n)=\sum_{i: p_{i}>10^{100}} \alpha_{i} . That is, (n)\mho(n) is the number of prime factors of nn greater than 1010010^{100}, counted with multiplicity. Find all strictly increasing functions f:ZZf: \mathbb{Z} \rightarrow \mathbb{Z} such that (f(a)f(b))(ab) for all integers a and b with a>b.\mho(f(a)-f(b)) \leq \mho(a-b) \quad \text { for all integers } a \text { and } b \text { with } a>b .

对于每个具有质因数分解 n=i=1kpiαin=\prod_{i=1}^{k} p_{i}^{\alpha_{i}} 的正整数 nn,定义 (n)=i:pi>10100αi\mho(n)=\sum_{i: p_{i}>10^{100}} \alpha_{i} 。(n)\mho(n)nn大于1010010^{100}的质因数的个数,按重数计算。查找所有严格递增函数 f:ZZf: \mathbb{Z} \rightarrow \mathbb{Z} 使得 (f(a)f(b))(ab) 对于所有整数 a 和 b 且 a>b\mho(f(a)-f(b)) \leq \mho(a-b) \quad \text { 对于所有整数 } a \text { 和 } b \text { 且 } a>b 。

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 N8 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?