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finite sequence with terms from 0-121

Source: 2012 Argentina OMA Finals L3 p5

January 15, 2023
number theorycombinatorics

Problem Statement

Given a finite sequence with terms in the set A={0,1,,121}A=\{0,1,…,121\} , it is allowed to replace each term by a number from the set AA so that like terms are replaced by like numbers, and different terms by different numbers. (Terms may remain without replacement.) The objective is to obtain, from a given sequence, through several such changes, a new sequence with sum divisible by 121121 . Show that it is possible to achieve the objective for every initial sequence.
[hide=original wording]Dada una secuencia finita con términos en el conjunto A={0,1,…,121} , está permitido reemplazar cada término por un número del conjunto A de modo que términos iguales se reemplacen por números iguales, y términos distintos por números distintos. (Pueden quedar términos sin reemplazar.) El objetivo es obtener, a partir de una sucesión dada, mediante varios de tales cambios, una nueva sucesión con suma divisible por 121 . Demostrar que es posible lograr el objetivo para toda sucesión inicial.