灯下 登录
番外 · 闲灯 / IMO Shortlist / N8 · number-theory

2021 IMO Shortlist N8

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 N8 number-theory

For a polynomial P(x)P(x) with integer coefficients let P1(x)=P(x)P^{1}(x)=P(x) and Pk+1(x)=P^{k+1}(x)= P(Pk(x))P\left(P^{k}(x)\right) for k1k \geq 1. Find all positive integers nn for which there exists a polynomial P(x)P(x) with integer coefficients such that for every integer m1m \geq 1, the numbers Pm(1),,Pm(n)P^{m}(1), \ldots, P^{m}(n) leave exactly n/2m\left\lceil n / 2^{m}\right\rceil distinct remainders when divided by nn.

对于具有整数系数的多项式 P(x)P(x),令 P1(x)=P(x)P^{1}(x)=P(x)Pk+1(x)=P^{k+1}(x)= P(Pk(x))P\left(P^{k}(x)\right) 对于 k1k \geq 1。找到所有正整数 nn,其中存在一个具有整数系数的多项式 P(x)P(x),使得对于每个整数 m1m \geq 1,数字 Pm(1),,Pm(n)P^{m}(1), \ldots, P^{m}(n) 在除以 nn 时恰好留下 n/2m\left\lceil n / 2^{m}\right\rceil 不同的余数。

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 N8 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?