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番外 · 闲灯 / 美国数学奥林匹克 / P2 · number-theory

1982 USAMO 第 2 题

题面据 USAMO 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。

USAMO 1982 P2 number-theory

Let Sr=xr+yr+zrS_r=x^r+y^r+z^r with x,y,zx,y,z real. It is known that if S1=0S_1=0,

()(*) Sm+nm+n=SmmSnn\frac{S_{m+n}}{m+n}=\frac{S_m}{m}\frac{S_n}{n}

for (m,n)=(2,3),(3,2),(2,5)(m,n)=(2,3),(3,2),(2,5), or (5,2)(5,2). Determine all other pairs of integers (m,n)(m,n) if any, so that ()(*) holds for all real numbers x,y,zx,y,z such that x+y+z=0x+y+z=0.

Sr=xr+yr+zrS_r=x^r+y^r+z^r 为实数,x,y,zx,y,z 为实数。已知如果S1=0S_1=0

()(*) Sm+nm+n=SmmSnn\frac{S_{m+n}}{m+n}=\frac{S_m}{m}\frac{S_n}{n}

对于 (m,n)=(2,3),(3,2),(2,5)(m,n)=(2,3),(3,2),(2,5)(5,2)(5,2)。确定所有其他整数对 (m,n)(m,n)(如果有),以便 ()(*) 对于所有实数 x,y,zx,y,z 成立,使得 x+y+z=0x+y+z=0

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。1982 年 USAMO P2 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?