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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / A2 · number-theory

1987 Putnam A2

题面据 Putnam 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。 PDF:https://kskedlaya.org/putnam-archive/1987.pdf。

Putnam 1987 A2 number-theory

The sequence of digits

$$

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 \dots

$$

is obtained by writing the positive integers in order. If the

10n10^n-th digit in this sequence occurs in the part of the sequence in

which the mm-digit numbers are placed, define f(n)f(n) to be mm. For

example, f(2)=2f(2)=2 because the 100th digit enters the sequence in the

placement of the two-digit integer 55. Find, with proof, f(1987)f(1987).

数字序列

$$

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 \点

$$

将正整数按顺序写入即可得到。如果

该序列中的第 10n10^n 个数字出现在序列的部分中

放置 mm 位数字,将 f(n)f(n) 定义为 mm。对于

例如,f(2)=2f(2)=2,因为第 100 位数字进入序列

两位整数的位置 55. 找到并证明 f(1987)f(1987)

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。1987 年 Putnam A2 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?