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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / N2 · number-theory

2021 IMO Shortlist N2

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 N2 number-theory

Let n100n \geq 100 be an integer. The numbers n,n+1,,2nn, n+1, \ldots, 2 n are written on n+1n+1 cards, one number per card. The cards are shuffled and divided into two piles. Prove that one of the piles contains two cards such that the sum of their numbers is a perfect square.

n100n \geq 100 为整数。数字 nn+12nn、n+1、\ldots、2 n 写在 n+1n+1 卡片上,每张卡片一个数字。将牌洗好并分成两堆。证明其中一堆包含两张牌,且它们的数字之和为完全平方数。

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 N2 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?