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番外 · 题谱 · 2020 · P6

2020 Putnam A6

数论 · 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/2020.pdf。

Putnam 2020 A6 number-theory

For a positive integer NN, let fNf_N\footnote{Corrected from FNF_N in the source.} be the function defined by

$$

f_N(x) = \sum_{n=0}^N \frac{N+1/2-n}{(N+1)(2n+1)} \sin((2n+1)x).

$$

Determine the smallest constant MM such that fN(x)Mf_N(x) \leq M for all NN and all real xx.

对于正整数 NN,令 fNf_N\footnote{Corrected from FNF_N in the source.} 为由下式定义的函数

$$

f_N(x) = \sum_{n=0}^N \frac{N+1/2-n}{(N+1)(2n+1)} \sin((2n+1)x)。

$$

确定最小常数 MM,使得对于所有 NN 和所有实数 xx 来说 fN(x)Mf_N(x) \leq M

提示 1

先看同余、整除、最大公因数和 p 进赋值。

提示 2

把整数条件转成同余方程、指数比较或下降过程。

提示 3

若要存在性,用构造;若要唯一性,用最小反例、无限下降或模限制。

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。2020 年 Putnam A6 可先归入数论: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?