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第2题

对多项式 PP 与正整数 nn,定义 PnP_n 为满足 a<b≤na<b\le n 且 ∣P(a)∣−∣P(b)∣|P(a)|-|P(b)| 能被 nn 整除的正整数对 (a,b)(a,b) 的个数。求所有整系数多项式 PP,使得对一切正整数 nn 都有 Pn≤2021P_n\le2021。
第 5/6 步:当 c=1 时,只有 |P(a)|=|P(b)| 精确成立才有意义
∣P(a)∣−∣P(b)∣<n always, so equality ∣a+d∣=∣b+d∣ is forced|P(a)|-|P(b)|<n\ \text{always, so equality }|a+d|=|b+d|\text{ is forced}
详细分析

取 P(x)=x+dP(x)=x+d。若 a+d,b+da+d,b+d 同号,则 ∣P(a)∣−∣P(b)∣=±(a−b)|P(a)|-|P(b)|=\pm(a-b),且 0<∣a−b∣<n0<|a-b|<n(因 1≤a<b≤n1\le a<b\le n),故 nn 永远不能整除它,此时无解对。若二者异号,比如 a<−d≤ba<-d\le b(需 −d=:m>0-d=:m>0),则 ∣P(a)∣−∣P(b)∣=−(a+b+2d)|P(a)|-|P(b)|=-(a+b+2d),且由 1≤a≤m−11\le a\le m-1,m≤b≤nm\le b\le n 可验证 ∣a+b−2m∣<m≤n|a+b-2m|<m\le n;于是该差的绝对值同样小于 nn,因而要使 nn 整除它,必须精确有 a+b=2ma+b=2m。