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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / A5 · number-theory

2006 Putnam A5

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/2006.pdf。

Putnam 2006 A5 number-theory

Let nn be a positive odd integer and let θ\theta be a real number such

that θ/π\theta/\pi is irrational. Set ak=tan(θ+kπ/n)a_k = \tan (\theta + k \pi/n),

k=1,2,,nk=1,2,\dots,n. Prove that

$$

\frac{a_1 + a_2 + \cdots + a_n}{a_1 a_2 \cdots a_n}

$$

is an integer, and determine its value.

nn 为正奇整数,θ\theta 为实数,例如

θ/π\theta/\pi 是无理数。设 ak=tan(θ+kπ/n)a_k = \tan (\theta + k \pi/n),

k=1,2,\点,nk=1,2,\点,n。证明

$$

\frac{a_1 + a_2 + \cdots + a_n}{a_1 a_2 \cdots a_n}

$$

是一个整数,并确定它的值。

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。2006 年 Putnam A5 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?