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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / N6 · number-theory

2018 IMO Shortlist N6

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 2018 N6 number-theory

Let f:{1,2,3,}{2,3,}f:\{1,2,3, \ldots\} \rightarrow\{2,3, \ldots\} be a function such that f(m+n)f(m)+f(n)f(m+n) \mid f(m)+f(n) for all pairs m,nm, n of positive integers. Prove that there exists a positive integer c>1c>1 which divides all values of ff. (Mexico)

f:{1,2,3,}{2,3,}f:\{1,2,3, \ldots\} \rightarrow\{2,3, \ldots\} 是一个函数,使得 f(m+n)f(m)+f(n)f(m+n) \mid f(m)+f(n) 对于所有正整数对 m,nm, n 而言。证明存在一个正整数 c>1c>1 可以整除 ff 的所有值。 (墨西哥)

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。2018 年 IMO Shortlist N6 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?