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

2002 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 2002 P5 number-theory

Let a,ba, b be integers greater than 2. Prove that there exists a positive integer kk and a finite sequence n1,n2,,nkn_1, n_2, \ldots, n_k of positive integers such that n1=an_1 = a, nk=bn_k = b, and nini+1n_in_{i+1} is divisible by ni+ni+1n_i + n_{i+1} for each ii (1ik1 \le i \le k).

aba,b为大于2的整数。证明存在一个正整数kk和一个正整数的有限序列n1,n2,,nkn_1, n_2, \ldots, n_k,使得n1=an_1 = ank=bn_k = b,并且对于每个ii (1ik1 \le i \le k),nini+1n_in_{i+1}可被ni+ni+1n_i + n_{i+1}整除。

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。2002 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?