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番外 · 题谱 · 2019 · P8

2019 Putnam B2

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/2019.pdf。

Putnam 2019 B2 algebra

For all n1n \geq 1, let

$$

a_n = \sum_{k=1}^{n-1} \frac{\sin \left( \frac{(2k-1)\pi}{2n} \right)}{\cos^2 \left( \frac{(k-1)\pi}{2n} \right) \cos^2 \left( \frac{k\pi}{2n} \right)}.

$$

Determine

$$

\lim_{n \to \infty} \frac{a_n}{n^3}.

$$

对于所有 n1n \geq 1,让

$$

a_n = \sum_{k=1}^{n-1} \frac{\sin \left( \frac{(2k-1)\pi}{2n} \right)}{\cos^2 \left( \frac{(k-1)\pi}{2n} \right) \cos^2 \left( \frac{k\pi}{2n} \right)}。

$$

确定

$$

\lim_{n \to \infty} \frac{a_n}{n^3}。

$$

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。2019 年 Putnam B2 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?