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番外 · 闲灯 / 美国数学奥林匹克 / P5 · number-theory

1985 USAMO 第 5 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 1985 P5 number-theory

Let a1,a2,a3,a_1,a_2,a_3,\cdots be a non-decreasing sequence of positive integers. For m1m\ge1, define bm=min{n:anm}b_m=\min\{n: a_n \ge m\}, that is, bmb_m is the minimum value of nn such that anma_n\ge m. If a19=85a_{19}=85, determine the maximum value of a1+a2++a19+b1+b2++b85a_1+a_2+\cdots+a_{19}+b_1+b_2+\cdots+b_{85}.

a1,a2,a3,a_1,a_2,a_3,\cdots 为非递减正整数序列。对于m1m\ge1,定义bm=min{n:anm}b_m=\min\{n: a_n \ge m\},即bmb_mnn满足anma_n\ge m的最小值。若a19=85a_{19}=85,求a1+a2++a19+b1+b2++b85a_1+a_2+\cdots+a_{19}+b_1+b_2+\cdots+b_{85}的最大值。

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。1985 年 USAMO P5 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?