Breaking Down a Challenging Binary Operation Problem

I go over a challenging problem on binary operations. This problem is motivated by 2025 Berkeley Math Tournament. I discuss how I approach this math competition problem and how I end up with a solution. Link to the video notes: https://umd.box.com/s/0lov00imy19tzlq... Functional Equation Problems:    • Functional Equations   IMO Problems:    • IMO, The International Mathematical Olympiad   Putnam Problems:    • Putnam Math Competition   IMC Problems:    • IMC, International Math Competition   IMO 2024: A2:    • IMO 2024 Shortlist A2 | Algebra Problem Br...   A3:    • This Old Trick Solves IMO 2024 Problem A3 ...   A5:    • IMO 2024 Shortlist A5 | Step by Step Solution   N1:    • IMO 2024 Shortlist N1 | Breakdown of a Num...   N2:    • IMO 2024 Shortlist N2 | Challenging Number...   IMO 2023: P1:    • International Math Olympiad, IMO 2023, Pro...   P2:    • International Math Olympiad, IMO 2023, Pro...   P4:    • International Math Olympiad, IMO 2023, Pro...   P5:    • International Math Olympiad, IMO 2023, Pro...   A2:    • International Math Olympiad, IMO 2023, Sho...   A4:    • International Math Olympiad, IMO 2023, Sho...   IMO 2022: P2:    • International Mathematical Olympiad, IMO 2...   A2:    • International Math Olympiad, IMO 2022, A2,...   N2:    • IMO 2022, N2, A Neat Number Theory Problem...   N3:    • International Math Olympiad, IMO 2022, Sho...   N8:    • International Math Olympiad, IMO 2022, Sho...   IMO 2021: P1:    • International Math Olympiad, IMO 2021, Pro...   A1:    • International Math Olympiad, IMO 2021, Sho...   A2:    • International Math Olympiad, IMO 2021, Sho...   A3:    • International Math Olympiad, IMO 2021, Sho...   C1:    • International Math Olympiad, IMO 2021, Sho...   N3:    • International Math Olympiad, IMO 2021, An ...   IMO 2020: P2:    • International Math Olympiad, IMO 2020, Pro...   IMO 2019: A5:    • International Math Olympiad, IMO 2019, Sho...   A6:    • IMO 2019, Shortlisted Problem, A6, Multiva...   N2:    • International Math Olympiad, IMO 2019, Sho...   IMO 2018: A1:    • International Math Olympiad, IMO 2018, Fun...   IMO 2011: A2:    • IMO 2011, Shortlisted Algebra Problem A2   G2:    • International Math Olympiad 2011 | Problem G2   IMO 2005: P4:    • International Math Olympiad, IMO 2005, Pro...   N4:    • International Math Olympiad, IMO 2005, Num...   IMO 1987: P4:    • International Math Olympiad, IMO 1987, Pro...   IMO 1977:    • A Challenging IMO Functional Equation Prob...   IMO 1961: P1:    • International Math Olympiad, IMO 1961, Pro...   P3:    • International Math Olympiad, IMO 1961, Pro...