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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / B1 · number-theory

2004 Putnam B1

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/2004.pdf。

Putnam 2004 B1 number-theory

Let P(x)=cnxn+cn1xn1++c0P(x) = c_n x^n + c_{n-1} x^{n-1} + \cdots + c_0 be a polynomial with

integer coefficients. Suppose that rr is a rational number such that

P(r)=0P(r) = 0. Show that the nn numbers

\begin{gather*}

c_n r, \, c_n r^2 + c_{n-1} r, \, c_n r^3 + c_{n-1} r^2 + c_{n-2} r, \\

\dots, \, c_n r^n + c_{n-1} r^{n-1} + \cdots + c_1 r

\end{gather*}

are integers.

P(x)=cnxn+cn1xn1++c0P(x) = c_n x^n + c_{n-1} x^{n-1} + \cdots + c_0 为多项式

整数系数。假设 rr 是一个有理数,使得

P(r)=0P(r) = 0。显示 nn 个数字

\开始{收集*}

c_n r, \, c_n r^2 + c_{n-1} r, \, c_n r^3 + c_{n-1} r^2 + c_{n-2} r, \\

\dots, \, c_n r^n + c_{n-1} r^{n-1} + \cdots + c_1 r

\结束{聚集*}

是整数。

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。2004 年 Putnam B1 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?