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/2009.pdf。
Call a subset of *mediocre* if it has the following property:
Whenever and are elements of whose average is an integer, that average is also
an element of . Let be the number of mediocre subsets of .
[For instance, every subset of except is mediocre, so .]
Find all positive integers such that .
如果 *mediocre* 的子集 具有以下属性,则称其为 :
每当 和 是 的元素且其平均值为整数时,该平均值也是
的一个元素。令 为 的平庸子集的数量。
[例如, 中除 之外的每个子集都是平庸的,因此 。]
找到所有满足 的正整数 。
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。2009 年 Putnam B3 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?