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番外 · 题谱 · 2024 · P9

2024 Putnam B3

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/2024.pdf。

Putnam 2024 B3 inequality

Let rnr_n be the nnth smallest positive solution to tanx=x\tan x = x, where the argument of tangent is in radians. Prove that

$$

0 < r_{n+1} - r_n - \pi < \frac{1}{(n^2+n)\pi}

$$

for n1n \geq 1.

rnr_ntanx=x\tan x = x 的第 nn 个最小正解,其中正切参数以弧度为单位。证明

$$

0 < r_{n+1} - r_n - \pi < \frac{1}{(n^2+n)\pi}

$$

对于 n1n \geq 1

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。2024 年 Putnam B3 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?