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番外 · 闲灯 / 美国数学奥林匹克 / P3 · number-theory

2012 USAMO 第 3 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 2012 P3 number-theory

Determine which integers n>1n > 1 have the property that there exists an infinite sequence a1a_1, a2a_2, a3a_3, \dots of nonzero integers such that the equality

ak+2a2k++nank=0a_k + 2a_{2k} + \dots + na_{nk} = 0

holds for every positive integer kk.

确定哪些整数 n>1n > 1 具有存在非零整数的无限序列 a1a_1a2a_2a3a_3\dots 的属性,使得等式

ak+2a2k++nank=0a_k + 2a_{2k} + \dots + na_{nk} = 0

对于每个正整数 kk 都成立。

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。2012 年 USAMO P3 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?