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

2019 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 2019 N7 number-theory

Prove that there is a constant c>0c>0 and infinitely many positive integers nn with the following property: there are infinitely many positive integers that cannot be expressed as the sum of fewer than cnlog(n)c n \log (n) pairwise coprime nth n^{\text {th }} powers. (Canada)

证明存在常数 c>0c>0 和无穷多个正整数 nn,且具有以下性质:有无穷多个正整数不能表示为小于 cnlog(n)c n \log (n) 成对互质 nth n^{\text {th }} 次幂之和。 (加拿大)

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 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?