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番外 · 题谱 · 1994 · P5

1994 Putnam A5

不等式 · P2/P5 · 中段题

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/1994.pdf。

Putnam 1994 A5 inequality

Let (rn)n0(r_n)_{n \geq 0} be a sequence of positive real numbers such that

limnrn=0\lim_{n \to \infty} r_n = 0. Let SS be the set of numbers representable

as a sum

$$

r_{i_1} + r_{i_2} + \cdots + r_{i_{1994}},

$$

with i1<i2<<i1994i_1 < i_2 < \cdots < i_{1994}. Show that every nonempty interval

(a,b)(a,b) contains a nonempty subinterval (c,d)(c,d) that does not intersect SS.

(rn)n0(r_n)_{n \geq 0} 为正实数序列,使得

limnrn=0\lim_{n \to \infty} r_n = 0。令 SS 为可表示的数字集

作为总和

$$

r_{i_1} + r_{i_2} + \cdots + r_{i_{1994}},

$$

其中 i1<i2<<i1994i_1 < i_2 < \cdots < i_{1994}。证明每个非空区间

(a,b)(a,b) 包含一个不与 SS 相交的非空子区间 (c,d)(c,d)

提示 1

先猜等号形状,再看同次性、归一化和每一项的量纲。

提示 2

试着把式子拆成均值、柯西、凸性、重排或切线法可处理的块。

提示 3

最后检查等号条件和边界情形是否都与题设兼容。

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。1994 年 Putnam A5 可先归入不等式: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?