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番外 · 题谱 · 2013 · P10

2013 Putnam B4

代数 · 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/2013.pdf。

Putnam 2013 B4 algebra

For any continuous real-valued function ff defined on the interval [0,1][0,1], let

\begin{gather*}

\mu(f) = \int_0^1 f(x)\,dx, \,

\mathrm{Var}(f) = \int_0^1 (f(x) - \mu(f))^2\,dx, \\

M(f) = \max_{0 \leq x \leq 1} \left| f(x) \right|.

\end{gather*}

Show that if ff and gg are continuous real-valued functions

defined on the interval [0,1][0,1],

then

$$

\mathrm{Var}(fg) \leq 2 \mathrm{Var}(f) M(g)^2 + 2 \mathrm{Var}(g) M(f)^2.

$$

对于定义在区间 [0,1][0,1] 上的任何连续实值函数 ff,令

\开始{收集*}

\mu(f) = \int_0^1 f(x)\,dx, \,

\mathrm{Var}(f) = \int_0^1 (f(x) - \mu(f))^2\,dx, \\

M(f) = \max_{0 \leq x \leq 1} \left| f(x) \右|。

\结束{聚集*}

证明如果 ffgg 是连续实值函数

定义在区间[0,1][0,1]上,

然后

$$

\mathrm{Var}(fg) \leq 2 \mathrm{Var}(f) M(g)^2 + 2 \mathrm{Var}(g) M(f)^2。

$$

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。2013 年 Putnam B4 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?