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番外 · 题谱 · 2019 · P6

2019 Putnam A6

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/2019.pdf。

Putnam 2019 A6 inequality

Let gg be a real-valued function that is continuous on the closed interval [0,1][0,1] and twice differentiable on

the open interval (0,1)(0,1). Suppose that for some real number r>1r>1,

$$

\lim_{x \to 0^+} \frac{g(x)}{x^r} = 0.

$$

Prove that either

$$

\lim_{x \to 0^+} g'(x) = 0 \qquad \text{or} \qquad \limsup_{x \to 0^+} x^r |g''(x)| = \infty.

$$

gg 为实值函数,在闭区间 [0,1][0,1] 上连续,并且在

开区间 (0,1)(0,1)。假设对于某个实数 r>1r>1

$$

\lim_{x \to 0^+} \frac{g(x)}{x^r} = 0。

$$

证明无论是

$$

\lim_{x \to 0^+} g'(x) = 0 \qquad \text{或} \qquad \limsup_{x \to 0^+} x^r |g''(x)| = \infty。

$$

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。2019 年 Putnam A6 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?