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

2023 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 2023 N6 number-theory

A sequence of integers a0,a1,a2,a_{0}, a_{1}, a_{2}, \ldots is called kawaii, if a0=0,a1=1a_{0}=0, a_{1}=1, and, for any positive integer nn, we have (an+13an+2an1)(an+14an+3an1)=0.\left(a_{n+1}-3 a_{n}+2 a_{n-1}\right)\left(a_{n+1}-4 a_{n}+3 a_{n-1}\right)=0 . An integer is called kawaii if it belongs to a kawaii sequence. Suppose that two consecutive positive integers mm and m+1m+1 are both kawaii (not necessarily belonging to the same kawaii sequence). Prove that 3 divides mm, and that m/3m / 3 is kawaii. (China)

整数序列 a0,a1,a2,a_{0}, a_{1}, a_{2}, \ldots 被称为卡哇伊,如果 a0=0,a1=1a_{0}=0, a_{1}=1,并且对于任何正整数 nn,我们有 (an+13an+2an1)(an+14an+3an1)=0\left(a_{n+1}-3 a_{n}+2 a_{n-1}\right)\left(a_{n+1}-4 a_{n}+3 a_{n-1}\right)=0 。 如果一个整数属于卡哇伊序列,则该整数被称为卡哇伊。假设两个连续的正整数mmm+1m+1都是kawaii(不一定属于同一个kawaii序列)。证明 3 整除 mm,并且 m/3m / 3 很卡哇伊。 (中国)

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。2023 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?