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番外 · 题谱 · 2014 · P4

2014 Putnam A4

数论 · P1/P4 · 起手题

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/2014.pdf。

Putnam 2014 A4 number-theory

Suppose XX is a random variable that takes on only nonnegative integer values,

with E[X]=1E\left[ X \right] = 1, E[X2]=2E\left[ X^2 \right] = 2, and E[X3]=5E \left[ X^3 \right] = 5.

(Here E[y]E\left[ y \right] denotes the expectation of the random variable YY.)

Determine the smallest possible value of the probability of the event X=0X=0.

假设 XX 是一个随机变量,仅采用非负整数值,

其中 E[X]=1E\left[ X \right] = 1E[X2]=2E\left[ X^2 \right] = 2E[X3]=5E \left[ X^3 \right] = 5

(这里E[y]E\left[ y \right]表示随机变量YY的期望。)

确定事件 X=0X=0 的概率的最小可能值。

提示 1

先看同余、整除、最大公因数和 p 进赋值。

提示 2

把整数条件转成同余方程、指数比较或下降过程。

提示 3

若要存在性,用构造;若要唯一性,用最小反例、无限下降或模限制。

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。2014 年 Putnam A4 可先归入数论: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?