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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / N3 · number-theory

2021 IMO Shortlist N3

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 N3 number-theory

Find all positive integers nn with the following property: the kk positive divisors of nn have a permutation (d1,d2,,dk)\left(d_{1}, d_{2}, \ldots, d_{k}\right) such that for every i=1,2,,ki=1,2, \ldots, k, the number d1++did_{1}+\cdots+d_{i} is a perfect square.

查找具有以下属性的所有正整数 nnnnkk 正因数具有排列 (d1,d2,,dk)\left(d_{1}, d_{2}, \ldots, d_{k}\right),使得对于每个 i=1,2,,ki=1,2, \ldots, k,数字 d1++did_{1}+\cdots+d_{i} 是完全平方数。

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 N3 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?