灯下 登录
番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / B2 · inequality

1991 Putnam B2

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/1991.pdf。

Putnam 1991 B2 inequality

Suppose ff and gg are non-constant, differentiable, real-valued

functions defined on (,)(-\infty, \infty). Furthermore, suppose that for

each pair of real numbers xx and yy,

$$

\begin{aligned}

f(x+y) &= f(x)f(y) - g(x)g(y), \\

g(x+y) &= f(x)g(y) + g(x)f(y).

\end{aligned}

$$

If f(0)=0f'(0) = 0, prove that (f(x))2+(g(x))2=1(f(x))^2 + (g(x))^2 = 1 for all xx.

假设 ffgg 是非常量、可微、实值

(,)(-\infty, \infty) 上定义的函数。此外,假设对于

每对实数 xxyy

$$

\开始{对齐}

f(x+y) &= f(x)f(y) - g(x)g(y), \\

g(x+y) &= f(x)g(y) + g(x)f(y)。

\结束{对齐}

$$

如果 f(0)=0f'(0) = 0,则证明对于所有 xx(f(x))2+(g(x))2=1(f(x))^2 + (g(x))^2 = 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。1991 年 Putnam B2 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?