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

2009 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 2009 P2 number-theory

Let nn be a positive integer. Determine the size of the largest subset of {n,n+1,,n1,n}\{ - n, - n + 1, \ldots , n - 1, n\} which does not contain three elements a,b,ca, b, c (not necessarily distinct) satisfying a+b+c=0a + b + c = 0.

nn 为正整数。确定 {n,n+1,,n1,n}\{ - n, - n + 1, \ldots , n - 1, n\} 的最大子集的大小,该子集不包含满足 a+b+c=0a + b + c = 0 的三个元素 a,b,ca, b, c (不一定不同)。

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。2009 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?