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番外 · 闲灯 / 美国数学奥林匹克 / P1 · number-theory

1994 USAMO 第 1 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 1994 P1 number-theory

Let k1<k2<k3<\, k_1 < k_2 < k_3 <\cdots\,, be positive integers, no two consecutive, and let sm=k1+k2++km\, s_m = k_1+k_2+\cdots+k_m\,, for m=1,2,3,    \, m = 1,2,3,\ldots\;\;. Prove that, for each positive integer nn, the interval [sn,sn+1)\, [s_n, s_{n+1})\,, contains at least one perfect square.

k1<k2<k3<\, k_1 < k_2 < k_3 <\cdots\, 为正整数,不连续两个,并令 sm=k1+k2++km\, s_m = k_1+k_2+\cdots+k_m\,,对于 m=1,2,3,    \, m = 1,2,3,\ldots\;\;。证明,对于每个正整数 nn,区间 [sn,sn+1)\, [s_n, s_{n+1})\, 至少包含一个完全平方数。

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。1994 年 USAMO P1 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?