2023 AIME II 第 15 题
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15.
对每个正整数 ,令 为 的最小正整数倍数,并满足 。求正整数 的个数,其中这个数不超过 ,且满足 。
For each positive integer let be the least positive integer multiple of such that Find the number of positive integers less than or equal to that satisfy
小提示:
,其中 是 在模 下的逆元;于是 当且仅当权为 的二进制位在 中是
where is the inverse of mod then exactly when the binary digit of weight in is
大提示:
因为 ,这些二进制位以 为周期重复;找出 模 时哪些四个余数会给出零位
Since those binary digits repeat with period find which four residues of mod give a zero digit
解答:
写 ,其中 是区间 中满足 的唯一整数,也就是 在模 下的逆元。对模 约化可知 ,所以 当且仅当 ,也就是当且仅当权为 的二进制位在 中是 。
因为 ,令 ,则 ,所以 且所有 (其中 )都是 对模 的约化。在二进制表示中, 的第 位为一;每个 位的 区块都具有这一模式。由于 是奇数, 会保留第 位为 ,并把第 位到第 位全部取反。
因此对 ,权为 的二进制位为 ,当且仅当 。在 中,余数 出现 次,余数 、、 各出现 次,总数为 。
Write where is the unique integer in with i.e. the inverse of mod Reducing mod shows so exactly when which happens exactly when the binary digit of weight in is
Since setting gives so and every with is the reduction of mod In binary, occupies positions of each -bit block of Since is odd, keeps digit equal to and complements every digit in positions through
So for the digit of weight is exactly when Among the residue occurs times and the residues occur times each, for a total of
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