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番外 · 题谱 · 1985 · P6

1985 Putnam A6

数论 · P3/P6 · 压轴题

题面据 Putnam 可核档案整理;中文题意为本站自译,公式请以原始来源为准。 PDF:https://kskedlaya.org/putnam-archive/1985.pdf。

Putnam 1985 A6 number-theory

If p(x)=a0+a1x++amxmp(x)= a_0 + a_1 x + \cdots + a_m x^m is a polynomial with real
coefficients aia_i, then set
Γ(p(x))=a02+a12++am2.\Gamma(p(x)) = a_0^2 + a_1^2 + \cdots + a_m^2.
Let F(x)=3x2+7x+2F(x) = 3x^2+7x+2. Find, with proof, a polynomial g(x)g(x) with
real coefficients such that

(i) g(0)=1g(0)=1, and

(ii) Γ(f(x)n)=Γ(g(x)n)\Gamma(f(x)^n) = \Gamma(g(x)^n)

for every integer n1n \geq 1.

如果 p(x)=a0+a1x++amxmp(x)= a_0 + a_1 x + \cdots + a_m x^m 是实数多项式

系数aia_i,然后设置

$$

\Gamma(p(x)) = a_0^2 + a_1^2 + \cdots + a_m^2。

$$

F(x)=3x2+7x+2F(x) = 3x^2+7x+2。通过证明找到多项式 g(x)g(x)

实系数使得

(i) g(0)=1g(0)=1,并且

(ii) Γ(f(x)n)=Γ(g(x)n)\Gamma(f(x)^n) = \Gamma(g(x)^n)

对于每个整数 n1n \geq 1

提示 1

先看同余、整除、最大公因数和 p 进赋值。

提示 2

把整数条件转成同余方程、指数比较或下降过程。

提示 3

若要存在性,用构造;若要唯一性,用最小反例、无限下降或模限制。

完整解答

这页先给题面、题型和提示阶梯,完整证明留给读者逐步展开。1985 年 Putnam A6 可先归入数论:第一步把题设翻成对象、条件、目标三行;第二步沿提示寻找不变量、标准构型或关键变形;第三步补齐边界情形,并回到题目原要求核对。

这题适合先独立想一轮再打开提示。不要急着搜索完整解答,先问自己:题面里最硬的限制是哪一句?