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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / A3 · number-theory

1995 Putnam A3

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/1995.pdf。

Putnam 1995 A3 number-theory

The number d1d2d9d_{1}d_{2}\dots d_{9} has nine (not

necessarily distinct) decimal digits. The number $e_{1}e_{2}\dots

e_{9}$ is such that each of the nine 9-digit numbers formed by

replacing just one of the digits did_{i} is d1d2d9d_{1}d_{2}\dots d_{9}

by the corresponding digit eie_{i} (1i91 \leq i \leq 9) is divisible

by 7. The number f1f2f9f_{1}f_{2}\dots f_{9} is related to

e1e2e9e_{1}e_{2}\dots e_{9} is the same way: that is, each of the nine

numbers formed by replacing one of the eie_{i} by the corresponding

fif_{i} is divisible by 7. Show that, for each ii, difid_{i}-f_{i} is

divisible by 7. [For example, if d1d2d9=199501996d_{1}d_{2}\dots d_{9} = 199501996,

then e6e_{6} may be 2 or 9, since 199502996199502996 and 199509996199509996 are

multiples of 7.]

数字 d1d2d9d_{1}d_{2}\dots d_{9} 有 9 个(不是

必须不同)十进制数字。数字 $e_{1}e_{2}\dots

e_{9}$ 使得由以下组成的九个 9 位数字中的每一个

仅替换其中一位数字 did_{i}d1d2d9d_{1}d_{2}\dots d_{9}

被相应的数字 eie_{i} (1i91 \leq i \leq 9) 整除

7. 数字 f1f2f9f_{1}f_{2}\dots f_{9}

e1e2e9e_{1}e_{2}\dots e_{9} 的方式相同:即九个中的每一个

通过将 eie_{i} 之一替换为相应的数字而形成的数字

fif_{i} 能被 7 整除。证明,对于每个 iidifid_{i}-f_{i}

能被 7 整除。 [例如,如果 d1d2d9=199501996d_{1}d_{2}\dots d_{9} = 199501996

那么 e6e_{6} 可能是 2 或 9,因为 199502996199502996199509996199509996

7的倍数。]

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。1995 年 Putnam A3 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?