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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / A6 · inequality

1989 Putnam A6

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/1989.pdf。

Putnam 1989 A6 inequality

Let α=1+a1x+a2x2+\alpha=1+a_1x+a_2x^2+\cdots be a formal power series with coefficients

in the field of two elements. Let

$$

a_n =

\begin{cases}

1 & \parbox{2in}{if every block of zeros in the binary expansion of nn

has an even number of zeros in the block} \\[.3in]

0 & \text{otherwise.}

\end{cases}

$$

(For example, a36=1a_{36}=1 because 36=100100236=100100_2 and a20=0a_{20}=0 because

20=101002.20=10100_2.)

Prove that α3+xα+1=0.\alpha^3+x\alpha+1=0.

α=1+a1x+a2x2+\alpha=1+a_1x+a_2x^2+\cdots 为带有系数的形式幂级数

在二元领域。让

$$

a_n =

\开始{案例}

1 & \parbox{2in}{if nn 的二进制展开式中的每个零块

块中有偶数个零} \\[.3in]

0 & \text{否则。}

\结束{案例}

$$

(例如,a36=1a_{36}=1 因为 36=100100236=100100_2a20=0a_{20}=0 因为

20=101002.20=10100_2.)

证明 α3+xα+1=0.\alpha^3+x\alpha+1=0.

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。1989 年 Putnam A6 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?