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番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / N7 · number-theory

2021 IMO Shortlist N7

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 N7 number-theory

Let a1,a2,a3,a_{1}, a_{2}, a_{3}, \ldots be an infinite sequence of positive integers such that an+2ma_{n+2 m} divides an+an+ma_{n}+a_{n+m} for all positive integers nn and mm. Prove that this sequence is eventually periodic, i.e. there exist positive integers NN and dd such that an=an+da_{n}=a_{n+d} for all n>Nn>N.

a1a2a3a_{1}、a_{2}、a_{3}、\ldots为正整数的无限序列,使得an+2ma_{n+2 m}除以所有正整数nnmm。证明这个序列最终是周期性的,即存在正整数NNdd,使得对于所有n>Nn>Nan=an+da_{n}=a_{n+d}

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 N7 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?