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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / A1 · number-theory

2023 Putnam A1

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/2023.pdf。

Putnam 2023 A1 number-theory

For a positive integer nn, let fn(x)=cos(x)cos(2x)cos(3x)cos(nx)f_n(x) = \cos(x) \cos(2x) \cos(3x) \cdots \cos(nx). Find the smallest nn such that fn(0)>2023|f_n''(0)| > 2023.

对于正整数 nn,设 fn(x)=cos(x)cos(2x)cos(3x)cos(nx)f_n(x) = \cos(x) \cos(2x) \cos(3x) \cdots \cos(nx)。找到最小的nn,使得fn(0)>2023|f_n''(0)| > 2023

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。2023 年 Putnam A1 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?