2026 AIME II 第 15 题
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15.
求满足下列性质的有序七元组 的个数:
• 对所有 都有 。
• 是 的倍数。
• 是 的倍数。
Find the number of ordered 7-tuples having the following properties:
• for all
• is a multiple of
• is a multiple of
答案:393
解答:
在模 下工作:取值 为 ,取值 为 。因为 的差覆盖模 的每个非零剩余类恰好一次,七个三元组 是位置集合上的 Fano 平面的直线:每一对位置在恰好一条直线上,任意两条直线恰好交于一点。设 为取值为 的位置集合, 。一个乘积项保留下来当且仅当它对应的直线避开 ,并贡献 ;线性条件则限制其余 个 的和模 等于 。
对 分类。:全为 的元组可行,得 个。:单个 不可能和为 ,没有解。:没有直线保留下来;两个非零项必须一个为 、一个为 ,有 个。:三个 和为 只有全相同,且三个非零位置不能成一条直线,否则其乘积为 ,所以有 个。:四个 必须二二分开;若 不是一条直线,则恰有一条直线避开它(破坏乘积和),而若 是一条直线,则没有直线避开它,得到 个。:五个 必须四个同号、一个异号;恰有两条直线避开 ,它们交于点 并覆盖五个位置,其乘积相消当且仅当唯一的少数值不在 上,所以有 个。:六个 和为 时要么全相同,要么三个各一类;避开 的四条直线两两交于六个非零位置,且四个直线乘积之积为 ,因此需要恰好两条负直线。全相同时有 或 条负直线;若有三个 ,把位置看作这四条直线形成的 的边,一条直线为负当且仅当它在所选 条边中度数为奇;在 个三边子集中,恰有 条三边路径给出两个奇度数,所以有 个。:七个 需要两个或五个 ,它们分别产生 或 条负直线,但 需要 ,没有解。
总数为 。
Work modulo entries are and entries are Because the differences of hit every nonzero residue mod exactly once, the seven triples are the lines of a Fano plane on the positions: every pair of positions lies on exactly one line, and any two lines meet in exactly one point. Let be the set of positions holding a and A product term survives exactly when its line avoids contributing and the linear condition constrains the values to sum to mod
Casework on the all-s tuple works: a single can't sum to none. no line survives; the two nonzero entries must be a and a three s sum to only if all equal, and the three nonzero positions must not form a line, else its product is four s must split two and two; exactly one line avoids a non-line (spoiling the sum), while a line is avoided by no line: five s must go four and one; exactly two lines avoid meeting at a point and covering the five positions, and their products cancel exactly when the lone minority value avoids six s sum to if all equal or three of each; the four lines avoiding pairwise meet in the six nonzero positions, and since the product of all four line-products is we need exactly two negative lines. All-equal gives or negative lines; for three 's, viewing positions as edges of on the four lines, a line is negative exactly when it has odd degree in the chosen -edge set, and exactly the three-edge paths (of the subsets) give two odd degrees: seven s need two or five 's, which make or lines negative respectively, but needs none.
The total is
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