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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / B5 · number-theory

1991 Putnam B5

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/1991.pdf。

Putnam 1991 B5 number-theory

Let pp be an odd prime and let Zp\Z_p denote (the field of) integers

modulo pp. How many elements are in the set

$$

\{x^2: x \in \Z_p\} \cap \{y^2 + 1 : y \in \Z_p\}?

$$

pp 为奇素数,并设 Zp\Z_p 表示整数(的域)

modulo pp.集合中有多少个元素

$$

\{x^2: x \in \Z_p\} \cap \{y^2 + 1 : y \in \Z_p\}?

$$

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。1991 年 Putnam B5 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?