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番外 · 题谱 · 2018 · P10

2018 Putnam B4

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/2018.pdf。

Putnam 2018 B4 inequality

Given a real number aa, we define a sequence by x0=1x_0 = 1, x1=x2=ax_1 = x_2 = a, and xn+1=2xnxn1xn2x_{n+1} = 2x_n x_{n-1} - x_{n-2} for n2n \geq 2. Prove that if xn=0x_n = 0 for some nn, then the sequence is periodic.

给定实数 aa,我们通过 x0=1x_0 = 1x1=x2=ax_1 = x_2 = axn+1=2xnxn1xn2x_{n+1} = 2x_n x_{n-1} - x_{n-2} 定义一个序列,其中 n2n \geq 2。证明如果对于某些 nnxn=0x_n = 0,则该序列是周期性的。

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。2018 年 Putnam B4 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?