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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / N4 · number-theory

2019 IMO Shortlist N4

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 2019 N4 number-theory

Let Z>0\mathbb{Z}_{>0} be the set of positive integers. A positive integer constant CC is given. Find all functions f:Z>0Z>0f: \mathbb{Z}_{>0} \rightarrow \mathbb{Z}_{>0} such that, for all positive integers aa and bb satisfying a+b>Ca+b>C, a+f(b)a2+bf(a)a+f(b) \mid a^{2}+b f(a) (Croatia)

Z>0\mathbb{Z}_{>0} 为正整数集合。给出一个正整数常数CC。查找所有函数 f:Z>0Z>0f: \mathbb{Z}_{>0} \rightarrow \mathbb{Z}_{>0},使得对于满足 a+b>Ca+b>C 的所有正整数 aabba+f(b)a2+bf(a)a+f(b) \mid a^{2}+b f(a)(克罗地亚)

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。2019 年 IMO Shortlist N4 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?