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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / N6 · number-theory

2021 IMO Shortlist N6

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 N6 number-theory

Determine all integers n2n \geq 2 with the following property: every nn pairwise distinct integers whose sum is not divisible by nn can be arranged in some order a1,a2,,ana_{1}, a_{2}, \ldots, a_{n} so that nn divides 1a1+2a2++nan1 \cdot a_{1}+2 \cdot a_{2}+\cdots+n \cdot a_{n}.

使用以下属性确定所有整数 n2n \geq 2:每个 nn 两对不同的整数,其总和不能被 nn 整除,可以按某种顺序排列 a1,a2,,ana_{1}, a_{2}, \ldots, a_{n},以便 nn 除以 1a1+2a2++nan1 \cdot a_{1}+2 \cdot a_{2}+\cdots+n \cdot a_{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 N6 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?