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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / N1 · number-theory

2021 IMO Shortlist N1

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 2021 N1 number-theory

Determine all integers n1n \geq 1 for which there exists a pair of positive integers (a,b)(a, b) such that no cube of a prime divides a2+b+3a^{2}+b+3 and ab+3b+8a2+b+3=n\frac{a b+3 b+8}{a^{2}+b+3}=n

确定存在一对正整数 (a,b)(a, b) 的所有整数 n1n \geq 1,使得素数的立方不能整除 a2+b+3a^{2}+b+3ab+3b+8a2+b+3=n\frac{a b+3 b+8}{a^{2}+b+3}=n

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。2021 年 IMO Shortlist N1 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?