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

2016 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 2016 N7 number-theory

Let nn be an odd positive integer. In the Cartesian plane, a cyclic polygon PP with area SS is chosen. All its vertices have integral coordinates, and all squares of its side lengths are divisible by nn. Prove that 2S2 S is an integer divisible by nn.

nn 为奇数正整数。在笛卡尔平面中,选择面积为 SS 的循环多边形 PP。它的所有顶点都有整数坐标,并且其边长的所有正方形都可以被 nn 整除。证明 2S2 S 是可被 nn 整除的整数。

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。2016 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?