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。
Three nonnegative real numbers , , are written on a blackboard. These numbers have the property that there exist integers , , , not all zero, satisfying . We are permitted to perform the following operation: find two numbers , on the blackboard with , then erase and write in its place. Prove that after a finite number of such operations, we can end up with at least one on the blackboard.
黑板上写着三个非负实数、、。这些数具有以下性质:存在整数、、,且不全为零,满足。我们被允许执行以下操作:在黑板上用找到两个数字、,然后擦除并在其位置写上。证明经过有限次数的此类操作后,我们最终可以在黑板上得到至少一个 。
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。2008 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?