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番外 · 闲灯 / 美国数学奥林匹克 / P3 · number-theory

1986 USAMO 第 3 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 1986 P3 number-theory

What is the smallest integer nn, greater than one, for which the root-mean-square of the first nn positive integers is an integer?

Note.\mathbf{Note.} The root-mean-square of nn numbers a1,a2,,ana_1, a_2, \cdots, a_n is defined to be

$$

\left[\frac{a_1^2 + a_2^2 + \cdots + a_n^2}n\right]^{1/2}

$$

大于 1 的最小整数 nn 是多少,前 nn 个正整数的均方根是整数?

$\mathbf{注.}$$n个数个数a_1, a_2, \cdots, a_n$的均方根定义为

[a12+a22++an2n]1/2\left[\frac{a_1^2 + a_2^2 + \cdots + a_n^2}n\right]^{1/2}

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。1986 年 USAMO P3 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?