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/2011.pdf。
Let be an abelian group with elements, and let
be a (not necessarily minimal) set of distinct generators of . A special
die, which randomly selects one of the elements with equal
probability, is rolled times and the selected elements are multiplied
to produce an element . Prove that there exists a real number
such that
$$ \lim_{m\to\infty} \frac{1}{b^{2m}} \sum_{x\in G} \left(\mathrm{Prob}(g=x)
- \frac{1}{n}\right)^2 $$
is positive and finite.
令 为具有 个元素的阿贝尔群,并令
是 的一组(不一定是最小的)不同生成器。一个特别的
die,随机选择具有相等的元素 之一
概率,滚动 次,所选元素相乘
产生一个元素。证明存在实数
使得
$$ \lim_{m\to\infty} \frac{1}{b^{2m}} \sum_{x\in G} \left(\mathrm{Prob}(g=x)
- \frac{1}{n}\right)^2 $$
是正的且有限的。
提示 1
先决定对象是什么:集合、图、排列、颜色、路径,还是一次操作后的状态。
提示 2
找一个极端对象、双计数式、不变量,或把限制转成图上的局部条件。
提示 3
把局部限制累加成全局矛盾,或给出覆盖全部情形的构造。
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。2011 年 Putnam A6 可先归入组合: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?