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番外 · 闲灯 / 美国数学奥林匹克 / P2 · number-theory

2007 USAMO 第 2 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 2007 P2 number-theory

A square grid on the Euclidean plane consists of all points (m,n)(m,n), where mm and nn are integers. Is it possible to cover all grid points by an infinite family of discs with non-overlapping interiors if each disc in the family has radius at least 5?

欧几里得平面上的方形网格由所有点 (m,n)(m,n) 组成,其中 mmnn 是整数。如果族中每个圆盘的半径至少为 5,是否可以通过内部不重叠的无限圆盘族覆盖所有网格点?

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。2007 年 USAMO P2 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?