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番外 · 闲灯 / 美国数学奥林匹克 / P1 · number-theory

2024 USAMO 第 1 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 2024 P1 number-theory

Find all integers n3n \geq 3 such that the following property holds: if we list the divisors of n!n ! in increasing order as 1=d1<d2<<dk=n!1=d_1<d_2<\cdots<d_k=n!, then we have

$$

d_2-d_1 \leq d_3-d_2 \leq \cdots \leq d_k-d_{k-1} .

$$

找到所有整数 n3n \geq 3 ,使得以下属性成立:如果我们按升序列出 n!n ! 的除数为 1=d1<d2<<dk=n!1=d_1<d_2<\cdots<d_k=n!,那么我们有

d2d1d3d2dkdk1d_2-d_1 \leq d_3-d_2 \leq \cdots \leq d_k-d_{k-1} 。

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。2024 年 USAMO P1 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?