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

2000 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/2000.pdf。

Putnam 2000 A2 number-theory

Prove that there exist infinitely many integers nn such that

n,n+1,n+2n,n+1,n+2 are each the sum of the squares of two integers.

[Example: 0=02+020=0^2+0^2, 1=02+121=0^2+1^2, 2=12+122=1^2+1^2.]

证明存在无限多个整数 nn 使得

n,n+1,n+2n,n+1,n+2 分别是两个整数的平方和。

[示例:0=02+020=0^2+0^21=02+121=0^2+1^22=12+122=1^2+1^2。]

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。2000 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?