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

2014 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 2014 P2 number-theory

Let Z\mathbb{Z} be the set of integers. Find all functions f:ZZf : \mathbb{Z} \rightarrow \mathbb{Z} such that

xf(2f(y)x)+y2f(2xf(y))=f(x)2x+f(yf(y))xf(2f(y)-x)+y^2f(2x-f(y))=\frac{f(x)^2}{x}+f(yf(y))

for all x,yZx, y \in \mathbb{Z} with x0x \neq 0.

Z\mathbb{Z} 为整数集。找到所有函数 f:ZZf : \mathbb{Z} \rightarrow \mathbb{Z} 使得

xf(2f(y)x)+y2f(2xf(y))=f(x)2x+f(yf(y))xf(2f(y)-x)+y^2f(2x-f(y))=\frac{f(x)^2}{x}+f(yf(y))

对于所有 x,yZx, y \in \mathbb{Z}x0x \neq 0

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。2014 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?