2022 AIME I 第 13 题
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13.
设 为所有能表示成循环小数 的有理数的集合,其中数字 、、、 中至少有一个非零。将 中的数写成最简分数时,设 为可能出现的不同分子个数。例如, 和 都会被计入 中的数所产生的这些不同分子中,因为 ,且 。求 除以 的余数。
Let be the set of all rational numbers that can be expressed as a repeating decimal in the form where at least one of the digits or is nonzero. Let be the number of distinct numerators obtained when numbers in are written as fractions in lowest terms. For example, both and are counted among the distinct numerators for numbers in because and Find the remainder when is divided by
小提示:
中每个元素都是 ,其中 ,且
Every element of is with and
大提示:
是一个分子,当且仅当对 的某个因数 有 且 。按 、、 中哪些整除 来分类。
is a numerator exactly when and for some divisor of Classify by which of or divide it.
解答:
中每个元素都等于 ,其中 ,且 。化为最简形式后为 ,其中 整除 、,且 ;反过来,任何这样的 都可由 得到。所以 计数的是这样的整数 :它不超过 的某个因数 ,并且与该因数互质。
按质数 、、 中哪些整除 来分类,每次都使用与 互质的最大因数 。如果 ,取 :这样的 有 个。如果只有 整除 ,取 :不超过 且不被 或 整除的 的倍数有 个。如果只有 整除 ,取 :得到 个。如果只有 整除 ,则 ,没有可行值。如果 能被 整除但不能被 整除,取 :数值 、、 再给出 个;而任何被 或 整除的 都会要求 ,不可能。
因此 ,除以 的余数为 。
Every element of equals for some where In lowest terms this is where divides and conversely any such arises from So counts the integers that are at most, and coprime to, some divisor of
Classify by which of the primes or divide it, always using the largest divisor coprime to If take there are such If only divides take multiples of up to avoiding and number If only divides take that gives If only divides then admits none. If is divisible by but not by take the values and give more, and any divisible by or would need which is impossible.
Therefore and the remainder modulo is
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