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番外 · 题谱 · 1995 · P5

1995 Putnam A5

函数方程 · 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/1995.pdf。

Putnam 1995 A5 functional-equations

Let x1,x2,,xnx_{1},x_{2},\dots,x_{n} be differentiable

(real-valued) functions of a single variable tt which satisfy

$$

\begin{aligned}

\frac{dx_{1}}{dt} &= a_{11}x_{1} + a_{12}x_{2} + \cdots +

a_{1n}x_{n} \\

\frac{dx_{2}}{dt} &= a_{21}x_{1} + a_{22}x_{2} + \cdots +

a_{2n}x_{n} \\

\vdots && \vdots \\

\frac{dx_{n}}{dt} &= a_{n1}x_{1} + a_{n2}x_{2} + \cdots +

a_{nn}x_{n}

\end{aligned}

$$

for some constants aij>0a_{ij}>0. Suppose that for all ii, $x_{i}(t)

\to 0asast \to \infty.Arethefunctions. Are the functionsx_{1},x_{2},\dots,x_{n}$

necessarily linearly dependent?

x1,x2,,xnx_{1},x_{2},\dots,x_{n} 可微

单个变量 tt 的(实值)函数满足

$$

\开始{对齐}

\frac{dx_{1}}{dt} &= a_{11}x_{1} + a_{12}x_{2} + \cdots +

a_{1n}x_{n} \\

\frac{dx_{2}}{dt} &= a_{21}x_{1} + a_{22}x_{2} + \cdots +

a_{2n}x_{n} \\

\vdots && \vdots \\

\frac{dx_{n}}{dt} &= a_{n1}x_{1} + a_{n2}x_{2} + \cdots +

a_{nn}x_{n}

\结束{对齐}

$$

对于某些常量 aij>0a_{ij}>0。假设对于所有 ii,$x_{i}(t)

\to 0t \to \infty。函数。函数x_{1},x_{2},\dots,x_{n}$

必然是线性相关的?

提示 1

先代入 0、1、相等变量或会让一边简化的值。

提示 2

检查方程是否强迫单调、周期、单射、满射或常值。

提示 3

把递推链闭合,最后回代验证所有解。

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。1995 年 Putnam A5 可先归入函数方程: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?