2012 AIME I 第 15 题
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15.
有 位数学家围坐在一张有 个座位的圆桌旁,座位按顺时针编号为 、、、 、。休息之后,他们再次围坐在桌旁。数学家们注意到存在一个正整数 ,使得:
第一,对每个 ,休息前坐在座位 的数学家,休息后坐在座位 上(其中座位 就是座位 );
第二,对任意一对数学家,休息后沿顺时针和逆时针两个方向数他们之间相隔的数学家人数,都不同于休息前这两个方向中的任一相隔人数。
求满足 的 可能取值的个数。
There are mathematicians seated around a circular table with seats numbered in clockwise order. After a break they again sit around the table. The mathematicians note that there is a positive integer such that
(1) for each the mathematician who was seated in seat before the break is seated in seat after the break (where seat is seat );
(2) for every pair of mathematicians, the number of mathematicians sitting between them after the break, counting in both the clockwise and the counterclockwise directions, is different from either of the number of mathematicians sitting between them before the break.
Find the number of possible values of with
答案:332
解答:
第一条条件要求座位 在模 下两两不同,这当且仅当 。对于第二条条件,休息前来自座位 和 的两位数学家的间隔数由 决定,休息后由 决定。因此要求对所有 都有 。等价地,对每个非零剩余 都有 且 ;这正好要求 和 也都与 互质。
所以 可行,当且仅当存在某个 满足 。任意三个连续整数都包含一个 的倍数和一个 的倍数,所以当 时,没有 可行。反过来,若 ,则 可行,因为 只有素因子 和 。
满足 的有效 正是同余于 的数,即 ,其中 ,共有 个。
Condition (1) requires the seats to be pairwise distinct modulo which happens if and only if For condition (2), the two mathematicians from seats and have gap counts before the break determined by and after the break by so the requirement is for all Equivalently, and for every nonzero residue which holds exactly when and are also relatively prime to
So is possible if and only if some satisfies Any three consecutive integers include a multiple of and a multiple of so no works when Conversely, if then works, since has only the prime factors and
The valid with are those congruent to namely for and there are of them.
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