灯下 登录
番外 · 题谱 · 2022 · P11

2022 Putnam B5

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/2022.pdf。

Putnam 2022 B5 number-theory

For 0p1/20 \leq p \leq 1/2, let X1,X2,X_1, X_2, \dots be independent random variables such that

$$

X_i = \begin{cases} 1 & \text{with probability pp,} \\

-1 & \text{with probability pp,} \\

0 & \text{with probability 12p1-2p,}

\end{cases}

$$

for all i1i \geq 1. Given a positive integer nn and integers b,a1,,anb, a_1, \dots, a_n, let P(b,a1,,an)P(b, a_1, \dots, a_n) denote the probability that a1X1++anXn=ba_1 X_1 + \cdots + a_n X_n = b. For which values of pp is it the case that

$$

P(0, a_1, \dots, a_n) \geq P(b, a_1, \dots, a_n)

$$

for all positive integers nn and all integers b,a1,,anb, a_1, \dots, a_n?

对于 0p1/20 \leq p \leq 1/2,令 X1,X2,X_1, X_2, \dots 为独立随机变量,使得

$$

X_i = \begin{cases} 1 & \text{概率为 pp,} \\

-1 & \text{概率为 pp,} \\

0 & \text{概率为 12p1-2p,}

\结束{案例}

$$

对于所有 i1i \geq 1。给定正整数 nn 和整数 b,a1,,anb, a_1, \dots, a_n,令 P(b,a1,,an)P(b, a_1, \dots, a_n) 表示 a1X1++anXn=ba_1 X_1 + \cdots + a_n X_n = b 的概率。 pp 的哪些值是这样的

$$

P(0, a_1, \dots, a_n) \geq P(b, a_1, \dots, a_n)

$$

对于所有正整数 nn 和所有整数 b,a1,,anb, a_1, \dots, a_n?

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。2022 年 Putnam B5 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?