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番外 · 题谱 · 2009 · P2

2009 Putnam A2

代数 · 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/2009.pdf。

Putnam 2009 A2 algebra

Functions f,g,hf,g,h are differentiable on some open interval around 00

and satisfy the equations and initial conditions

\begin{gather*}

f' = 2f^2gh+\frac{1}{gh},\quad f(0)=1, \\

g'=fg^2h+\frac{4}{fh}, \quad g(0)=1, \\

h'=3fgh^2+\frac{1}{fg}, \quad h(0)=1.

\end{gather*}

Find an explicit formula for f(x)f(x), valid in some open interval around 00.

函数 f,g,hf,g,h00 附近的某个开区间上可微

并满足方程和初始条件

\开始{收集*}

f' = 2f^2gh+\frac{1}{gh},\quad f(0)=1, \\

g'=fg^2h+\frac{4}{fh}, \quad g(0)=1, \\

h'=3fgh^2+\frac{1}{fg}, \quad h(0)=1。

\结束{聚集*}

找到 f(x)f(x) 的显式公式,该公式在 00 附近的某个开区间内有效。

提示 1

先把题面里的关系改写成一个干净的代数对象。

提示 2

寻找不变量、对称式或一个可以降次数的替换。

提示 3

最后用判别式、因式分解、单调性或构造把所有可能排完。

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。2009 年 Putnam A2 可先归入代数: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?