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。
Let be the set of functions that are twice continuously differentiable for , and that satisfy the following two equations (where subscripts denote partial derivatives):
\begin{gather*}
xf_x + yf_y = xy \ln(xy), \\
x^2 f_{xx} + y^2 f_{yy} = xy.
\end{gather*}
For each , let
$$
m(f) = \min_{s \geq 1} \left(f(s+1,s+1) - f(s+1,s) - f(s,s+1) + f(s,s) \right).
$$
Determine , and show that it is independent of the choice of .
令 为函数集 ,对于 、 两次连续可微,并且满足以下两个方程(其中下标表示偏导数):
\开始{收集*}
xf_x + yf_y = xy \ln(xy), \\
x^2 f_{xx} + y^2 f_{yy} = xy。
\结束{聚集*}
对于每个 ,令
$$
m(f) = \min_{s \geq 1} \left(f(s+1,s+1) - f(s+1,s) - f(s,s+1) + f(s,s) \right)。
$$
确定,并证明它与的选择无关。
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 B4 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?