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1994 Putnam B4

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/1994.pdf。

Putnam 1994 B4 algebra

For n1n \geq 1, let dnd_n be the greatest common divisor of the entries of

AnIA^n - I, where

$$

A = \begin{pmatrix} 3 & 2 \\ 4 & 3 \end{pmatrix}

\quad \text{ and } \quad

I = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}.

$$

Show that limndn=\lim_{n \to \infty} d_n = \infty.

对于 n1n \geq 1,令 dnd_n 为以下条目的最大公约数

AnIA^n - I,其中

$$

A = \begin{pmatrix} 3 & 2 \\ 4 & 3 \end{pmatrix}

\quad \text{ 和 } \quad

I = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}。

$$

证明 limndn=\lim_{n \to \infty} d_n = \infty

提示 1

先把题面里的关系改写成一个干净的代数对象。

提示 2

寻找不变量、对称式或一个可以降次数的替换。

提示 3

最后用判别式、因式分解、单调性或构造把所有可能排完。

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。1994 年 Putnam B4 可先归入代数: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?