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

2014 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/2014.pdf。

Putnam 2014 A5 number-theory

Let

$$

P_n(x) = 1 + 2 x + 3 x^2 + \cdots + n x^{n-1}.

$$

Prove that the polynomials Pj(x)P_j(x)

and Pk(x)P_k(x) are relatively prime

for all positive integers jj and kk with jkj \neq k.

$$

P_n(x) = 1 + 2 x + 3 x^2 + \cdots + n x^{n-1}。

$$

证明多项式 Pj(x)P_j(x)

Pk(x)P_k(x) 互质

对于所有正整数 jjkk 以及 jkj \neq k

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。2014 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?