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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / B1 · number-theory

2020 Putnam B1

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 B1 number-theory

For a positive integer nn, define d(n)d(n) to be the sum of the digits of nn when written in binary (for example, d(13)=1+1+0+1=3)d(13) = 1+1+0+1=3). Let

$$

S = \sum_{k=1}^{2020} (-1)^{d(k)} k^3.

$$

Determine SS modulo 2020.

对于正整数 nn,将 d(n)d(n) 定义为以二进制形式表示的 nn 的各位数字之和(例如,d(13)=1+1+0+1=3)d(13) = 1+1+0+1=3)。让

$$

S = \sum_{k=1}^{2020} (-1)^{d(k)} k^3。

$$

确定 SS 以 2020 为模。

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 B1 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?