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

2018 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 2018 N7 number-theory

Let n2018n \geq 2018 be an integer, and let a1,a2,,an,b1,b2,,bna_{1}, a_{2}, \ldots, a_{n}, b_{1}, b_{2}, \ldots, b_{n} be pairwise distinct positive integers not exceeding 5n5 n. Suppose that the sequence a1b1,a2b2,,anbn\frac{a_{1}}{b_{1}}, \frac{a_{2}}{b_{2}}, \ldots, \frac{a_{n}}{b_{n}} forms an arithmetic progression. Prove that the terms of the sequence are equal.

n2018n \geq 2018 为整数,并令 a1a2anb1b2bna_{1}、a_{2}、\ldots、a_{n}、b_{1}、b_{2}、\ldots、b_{n} 为不超过 5n5 n 的成对不同正整数。假设序列 a1b1,a2b2,,anbn\frac{a_{1}}{b_{1}}, \frac{a_{2}}{b_{2}}, \ldots, \frac{a_{n}}{b_{n}} 形成一个算术级数。证明数列的项相等。

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 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?