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/1987.pdf。
Let be the -dimensional vector . Let be
a matrix of complex numbers such that whenever $(z_1,
z_2, \dots, z_{2n})M = O_nz_i$, not all zero, then at
least one of the is not real. Prove that for arbitrary real
numbers , there are complex numbers $w_1,
w_2, \dots, w_n$ such that
$$
\mathrm{re}\left[ M \left( \begin{array}{c} w_1 \\ \vdots \\ w_n \end{array}
\right) \right] = \left( \begin{array}{c} r_1 \\ \vdots \\ r_n
\end{array} \right).
$$
(Note: if is a matrix of complex numbers, is the matrix
whose entries are the real parts of the entries of .)
令 为 维向量 。设 为
一个 复数矩阵,使得每当 $(z_1,
z_2, \dots, z_{2n})M = O_nz_i$,不全为零,则在
中至少有一个不是真实的。证明对于任意实数
数字 , 有复数 $w_1,
w_2, \dots, w_n$ 这样
$$
\mathrm{re}\left[ M \left( \begin{array}{c} w_1 \\ \vdots \\ w_n \end{array}
\right) \right] = \left( \begin{array}{c} r_1 \\ \vdots \\ r_n
\end{array}\right)。
$$
(注:如果是复数矩阵,则是矩阵
其条目是 条目的实部。)
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。1987 年 Putnam B5 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?