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。
Let be the prime numbers listed in increasing order, and let be a real number between and . For positive integer , define
where denotes the fractional part of . (The fractional part of is given by where is the greatest integer less than or equal to .) Find, with proof, all satisfying for which the sequence eventually becomes .
令 为按升序排列的素数,令 为 到 之间的实数。对于正整数 ,定义
$$
x_{k}=\begin{cases}0&\text{ 如果 }x_{k-1}=0\\ \left\{\frac{p_{k}}{x_{k-1}}\right\}&\text{ 如果 }x_{k-1}\ne0\end{cases}
$$
其中表示的小数部分。 ( 的小数部分由 给出,其中 是小于或等于 的最大整数。)通过证明,找到所有满足 的 ,其中序列 最终变为 。
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。1997 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?