灯下 登录
番外 · 题谱 · 2018 · P11

2018 Putnam B5

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 B5 inequality

Let f=(f1,f2)f = (f_1, f_2) be a function from R2\mathbb{R}^2 to R2\mathbb{R}^2 with continuous partial derivatives

fixj\frac{\partial f_i}{\partial x_j} that are positive everywhere. Suppose that

$$

\frac{\partial f_1}{\partial x_1} \frac{\partial f_2}{\partial x_2} - \frac{1}{4} \left( \frac{\partial f_1}{\partial x_2} + \frac{\partial f_2}{\partial x_1} \right)^2 > 0

$$

everywhere. Prove that ff is one-to-one.

f=(f1,f2)f = (f_1, f_2) 为从 R2\mathbb{R}^2R2\mathbb{R}^2 且具有连续偏导数的函数

fixj\frac{\partial f_i}{\partial x_j} 处处为正。假设

$$

\frac{\partial f_1}{\partial x_1} \frac{\partial f_2}{\partial x_2} - \frac{1}{4} \left( \frac{\partial f_1}{\partial x_2} + \frac{\partial f_2}{\partial x_1} \right)^2 > 0

$$

无处不在。证明 ff 是一对一的。

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 B5 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?