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/1988.pdf。
For positive integers , let be the by
skew-symmetric matrix for which each entry in the first
subdiagonals below the main diagonal is 1 and each of the remaining
entries below the main diagonal is -1. Find, with proof, the rank of
. (According to one definition, the rank of a matrix is the
largest such that there is a submatrix with nonzero
determinant.)
One may note that
$$
\begin{aligned}
M_1 &= \left( \begin{array}{ccc} 0 & -1 & 1 \\ 1 & 0 & -1 \\ -1 & 1 & 0
\end{array}\right) \\
M_2 &= \left( \begin{array}{ccccc} 0 & -1 & -1 & 1
& 1 \\ 1 & 0 & -1 & -1 & 1 \\ 1 & 1 & 0 & -1 & -1 \\ -1 & 1 & 1 & 0 &
-1 \\ -1 & -1 & 1 & 1 & 0 \end{array} \right).
\end{aligned}
$$
对于正整数 ,令 为 除以
斜对称矩阵,其中第一个 中的每个条目
主对角线下方的次对角线为 1,其余各
entries below the main diagonal is -1.找出有证据的等级
。 (根据一种定义,矩阵的秩是
最大的 使得存在一个非零的 子矩阵
行列式。)
人们可能会注意到
$$
\开始{对齐}
M_1 &= \left( \begin{array}{ccc} 0 & -1 & 1 \\ 1 & 0 & -1 \\ -1 & 1 & 0
\end{数组}\right) \\
M_2 &= \left( \begin{array}{ccccc} 0 & -1 & -1 & 1
& 1 \\ 1 & 0 & -1 & -1 & 1 \\ 1 & 1 & 0 & -1 & -1 \\ -1 & 1 & 1 & 0 &
-1 \\ -1 & -1 & 1 & 1 & 0 \end{array} \right).
\结束{对齐}
$$
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。1988 年 Putnam B5 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?