Problem

Source: 2021 Estonia TST 2.1

Tags: combinatorics, number theory



The board has a natural number greater than $1$. At each step, Igor writes the number $n +\frac{n}{p}$ instead of the number $n$ on the board , where $p$ is some prime divisor of $n$. Prove that if Igor continues to rewrite the number infinite times, then he will choose infinitely times the number $3$ as a prime divisor of $p$.

HIDE: original wording На доске записано какое-то натуральное число, большее 1. На каждом шагу Игорь переписывает имеющееся на доске число n на число n +n/p, где p - это какой-нибудь простой делитель числа n. Доказать, что если Игорь будет продолжать переписывать число бесконечно долго, то он бесконечно много раз выберет в качестве простого делителя p число 3.