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番外 · 闲灯 / 美国数学奥林匹克 / P4 · number-theory

2006 USAMO 第 4 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 2006 P4 number-theory

Find all positive integers nn such that there are k2k\ge 2 positive rational numbers a1,a2,,aka_1, a_2, \ldots, a_k satisfying a1+a2++ak=a1a2ak=na_1 + a_2 + \cdots + a_k = a_1\cdot a_2\cdots a_k = n.

找到所有正整数 nn,使得存在 k2k\ge 2 个正有理数 a1,a2,,aka_1, a_2, \ldots, a_k 满足 a1+a2++ak=a1a2ak=na_1 + a_2 + \cdots + a_k = a_1\cdot a_2\cdots a_k = n

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。2006 年 USAMO P4 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?