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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / B5 · number-theory

2025 Putnam B5

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/2025.pdf。

Putnam 2025 B5 number-theory

Let pp be a prime number greater than 33. For each k{1,,p1}k \in \{1,\dots,p-1\}, let I(k){1,2,,p1}I(k) \in \{1,2,\dots,p-1\} be such that kI(k)1(modp)k \cdot I(k) \equiv 1 \pmod{p}. Prove that the number of integers k{1,,p2}k \in \{1,\dots,p-2\} such that I(k+1)<I(k)I(k+1) < I(k) is greater than p/41p/4-1.

pp 为大于33 的质数。对于每个 k{1,,p1}k \in \{1,\dots,p-1\},令 I(k){1,2,,p1}I(k) \in \{1,2,\dots,p-1\} 使得 kI(k)1(modp)k \cdot I(k) \equiv 1 \pmod{p}。证明满足 I(k+1)<I(k)I(k+1) < I(k) 的整数 k{1,,p2}k \in \{1,\dots,p-2\} 的数量大于 p/41p/4-1

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。2025 年 Putnam B5 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?