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

2022 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 2022 N7 number-theory

Let kk be a positive integer and let SS be a finite set of odd prime numbers. Prove that there is at most one way (modulo rotation and reflection) to place the elements of SS around a circle such that the product of any two neighbors is of the form x2+x+kx^{2}+x+k for some positive integer xx. (U.S.A.)

kk 为正整数,SS 为奇质数的有限集。证明最多有一种方法(模旋转和反射)将 SS 的元素放置在一个圆周围,使得对于某个正整数 xx,任何两个邻居的乘积的形式为 x2+x+kx^{2}+x+k。 (美国。)

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。2022 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?