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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / B6 · number-theory

2011 Putnam B6

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/2011.pdf。

Putnam 2011 B6 number-theory

Let pp be an odd prime. Show that for at least (p+1)/2(p+1)/2 values of nn in {0,1,2,,p1}\{0,1,2,\dots,p-1\},

$$

\sum_{k=0}^{p-1} k! n^k \qquad \text{is not divisible by pp.}

$$

pp 为奇素数。证明对于 {0,1,2,,p1}\{0,1,2,\dots,p-1\}nn 的至少 (p+1)/2(p+1)/2 值,

$$

\sum_{k=0}^{p-1} k! n^k \qquad \text{不能被 pp 整除。}

$$

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。2011 年 Putnam B6 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?