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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / A6 · number-theory

2002 Putnam A6

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/2002.pdf。

Putnam 2002 A6 number-theory

Fix an integer b2b \geq 2. Let f(1)=1f(1) = 1, f(2)=2f(2) = 2, and for each

n3n \geq 3, define f(n)=nf(d)f(n) = n f(d), where dd is the number of

base-bb digits of nn. For which values of bb does

$$

\sum_{n=1}^\infty \frac{1}{f(n)}

$$

converge?

修复整数 b2b \geq 2。设 f(1)=1f(1) = 1, f(2)=2f(2) = 2,并且对于每个

n3n \geq 3,定义f(n)=nf(d)f(n) = n f(d),其中dd

nn 的基数 bb 数字。 bb 的值对哪些值起作用

$$

\sum_{n=1}^\infty \frac{1}{f(n)}

$$

收敛?

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。2002 年 Putnam A6 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?