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

2020 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/2020.pdf。

Putnam 2020 A5 number-theory

Let ana_n be the number of sets SS of positive integers for which

$$

\sum_{k \in S} F_k = n,

$$

where the Fibonacci sequence (Fk)k1(F_k)_{k \geq 1} satisfies Fk+2=Fk+1+FkF_{k+2} = F_{k+1} + F_k and begins F1=1,F2=1,F3=2,F4=3F_1 = 1, F_2 = 1, F_3 = 2, F_4 = 3. Find the largest integer nn such that an=2020a_n = 2020.

ana_n 为正整数集合 SS 的数量,其中

$$

\sum_{k \in S} F_k = n,

$$

其中斐波那契数列 (Fk)k1(F_k)_{k \geq 1} 满足 Fk+2=Fk+1+FkF_{k+2} = F_{k+1} + F_k 并开始 F1=1,F2=1,F3=2,F4=3F_1 = 1, F_2 = 1, F_3 = 2, F_4 = 3。找到满足 an=2020a_n = 2020 的最大整数 nn

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。2020 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?