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

2003 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/2003.pdf。

Putnam 2003 A6 number-theory

For a set SS of nonnegative integers, let rS(n)r_S(n) denote the number of

ordered pairs (s1,s2)(s_1, s_2) such that s1Ss_1 \in S, s2Ss_2 \in S, $s_1 \ne

s_2$,

and s1+s2=ns_1 + s_2 = n. Is it possible to partition the nonnegative

integers into two sets AA and BB in such a way that rA(n)=rB(n)r_A(n) = r_B(n)

for all nn ?

对于一组非负整数 SS,令 rS(n)r_S(n) 表示

有序对 (s1,s2)(s_1, s_2) 使得 s1Ss_1 \in S, s2Ss_2 \in S, $s_1 \ne

s_2$,

s1+s2=ns_1 + s_2 = n。是否可以划分非负数

将整数分为两个集合 AABB,使得 rA(n)=rB(n)r_A(n) = r_B(n)

对于所有 nn

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。2003 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?