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。
For any odd prime and any integer , let denote the remainder when is divided by . We say that is a -sequence, if is a positive integer coprime to , and for . (a) Do there exist infinitely many primes for which there exist -sequences and such that for infinitely many , and for infinitely many ? (b) Do there exist infinitely many primes for which there exist -sequences and such that , but for all ? (United Kingdom)
对于任意奇素数和任意整数,令表示除以时的余数。如果是与互质的正整数,且的,我们称是序列。 (a) 是否存在无穷多个素数 ,其中存在 序列 和 ,使得 对于无穷多个 ,以及 表示无限多个 ? (b) 是否存在无限多个素数,其中存在序列和,使得,但所有 ? (英国)
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。2020 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?