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番外 · 题谱 · 1999 · P9

1999 Putnam B3

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/1999.pdf。

Putnam 1999 B3 number-theory

Let A={(x,y):0x,y<1}A=\{(x,y):0\leq x,y<1\}. For (x,y)A(x,y)\in A, let

S(x,y)=12mn2xmyn,S(x,y) = \sum_{\frac{1}{2}\leq \frac{m}{n}\leq 2} x^m y^n,

where the sum ranges over all pairs (m,n)(m,n) of positive integers

satisfying the indicated inequalities. Evaluate

lim(x,y)(1,1),(x,y)A(1xy2)(1x2y)S(x,y).\lim_{(x,y)\rightarrow (1,1), (x,y)\in A} (1-xy^2)(1-x^2y)S(x,y).

A={(x,y):0x,y<1}A=\{(x,y):0\leq x,y<1\}。对于 A中的中的(x,y)\,令

S(x,y)=12mn2xmyn,S(x,y) = \sum_{\frac{1}{2}\leq \frac{m}{n}\leq 2} x^m y^n,

其中总和范围涵盖所有正整数对 (m,n)(m,n)

满足指定的不等式。评价

lim(x,y)(1,1),(x,y)A(1xy2)(1x2y)S(x,y)\lim_{(x,y)\rightarrow (1,1), (x,y)\in A} (1-xy^2)(1-x^2y)S(x,y)。

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。1999 年 Putnam B3 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?