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第2問

多項式 PP と正整数 nn に対して、PnP_n を a<b≤na<b\le n かつ ∣P(a)∣−∣P(b)∣|P(a)|-|P(b)| が nn で割り切れるような正整数の組 (a,b)(a,b) の個数と定める。すべての正整数 nn に対して Pn≤2021P_n\le2021 となる整数係数多項式 PP をすべて求めよ。
ステップ 1/6: 答え
P(x)=x+d (d≥−2022)orP(x)=−x+d (d≤2022)P(x)=x+d\ (d\ge-2022)\quad\text{or}\quad P(x)=-x+d\ (d\le2022)
詳しい解説

答えは、d≥−2022d\ge-2022 の P(x)=x+dP(x)=x+d と、d≤2022d\le2022 の P(x)=−x+dP(x)=-x+d という2つの族からなる。後の段階で、剰余が相異なるという補題から必要性を示し、絶対値が等しい組を数えてこれらの範囲を検証する。