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番外 · 题谱 · 2010 · P6

2010 Putnam A6

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/2010.pdf。

Putnam 2010 A6 inequality

Let f:[0,)Rf:[0,\infty)\to \mathbb{R} be a strictly decreasing continuous function

such that limxf(x)=0\lim_{x\to\infty} f(x) = 0. Prove that

0f(x)f(x+1)f(x)dx\int_0^\infty \frac{f(x)-f(x+1)}{f(x)}\,dx diverges.

f:[0,)Rf:[0,\infty)\to \mathbb{R} 为严格递减连续函数

使得 limxf(x)=0\lim_{x\to\infty} f(x) = 0。证明

0f(x)f(x+1)f(x)dx\int_0^\infty \frac{f(x)-f(x+1)}{f(x)}\,dx 发散。

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。2010 年 Putnam A6 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?