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1992 Putnam B6

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/1992.pdf。

Putnam 1992 B6 algebra

Let \MM\MM be a set of real n×nn \times n matrices such that

(i) I\MMI \in \MM, where II is the n×nn \times n identity matrix;

(ii) if A\MMA \in \MM and B\MMB \in \MM, then either AB\MMAB \in \MM or
AB\MM-AB \in \MM, but not both;

(iii) if A\MMA \in \MM and B\MMB \in \MM, then either AB=BAAB = BA or
AB=BAAB = -BA;

(iv) if A\MMA \in \MM and AIA \neq I, there is at least one $B \in

\MMsuchthatsuch thatAB = - BA$.

\MM\MM 为一组实数 n×nn \times n 矩阵,使得

(i) I\MMI \in \MM,其中 IIn×nn \times n 单位矩阵;

(ii) 如果 A\MMA \in \MMB\MMB \in \MM,则 AB\MMAB \in \MM
AB\MM-AB \in \MM,但不是两者;

(iii) 如果 A\MMA \in \MMB\MMB \in \MM,则 AB=BAAB = BA

AB=BAAB = -BA;

(iv) 如果A\MMA \in \MMAIA \neq I,则至少有一个$B \in
\MM使得使得AB = - BA$。

提示 1

先把题面里的关系改写成一个干净的代数对象。

提示 2

寻找不变量、对称式或一个可以降次数的替换。

提示 3

最后用判别式、因式分解、单调性或构造把所有可能排完。

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。1992 年 Putnam B6 可先归入代数: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?