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番外 · 题谱 · 2001 · P11

2001 Putnam B5

不等式 · 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/2001.pdf。

Putnam 2001 B5 inequality

Let aa and bb be real numbers in the interval (0,1/2)(0,1/2), and

let gg be a continuous real-valued function such that

g(g(x))=ag(x)+bxg(g(x))= ag(x)+bx for all real xx. Prove that

g(x)=cxg(x)=cx for some constant cc.

aabb(0,1/2)(0,1/2)区间内的实数,并且

gg 为连续实值函数,使得

对于所有真实的 xxg(g(x))=ag(x)+bxg(g(x))= ag(x)+bx。证明

对于某个常数 ccg(x)=cxg(x)=cx

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。2001 年 Putnam B5 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?