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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / B4 · functional-equations

1993 Putnam B4

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/1993.pdf。

Putnam 1993 B4 functional-equations

The function K(x,y)K(x,y) is positive and continuous for $0 \leq x \leq 1, 0

\leq y \leq 1,andthefunctions, and the functionsf(x)andandg(x)$ are positive and

continuous for 0x10 \leq x \leq 1. Suppose that for all xx, 0x10 \leq x \leq 1,

$$

\int_0^1 f(y)K(x,y)\,dy = g(x)

$$

and

$$

\int_0^1 g(y)K(x,y)\,dy = f(x).

$$

Show that f(x)=g(x)f(x) = g(x) for 0x10 \leq x \leq 1.

函数 K(x,y)K(x,y) 对于 $0 \leq x \leq 1, 0 为正且连续

\leq y \leq 1,函数,函数f(x)g(x)$ 为正且

0x10 \leq x \leq 1 连续。假设对于所有 xx0x10 \leq x \leq 1

$$

\int_0^1 f(y)K(x,y)\,dy = g(x)

$$

$$

\int_0^1 g(y)K(x,y)\,dy = f(x)。

$$

证明 f(x)=g(x)f(x) = g(x) 对于 0x10 \leq x \leq 1

提示 1

先代入 0、1、相等变量或会让一边简化的值。

提示 2

检查方程是否强迫单调、周期、单射、满射或常值。

提示 3

把递推链闭合,最后回代验证所有解。

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。1993 年 Putnam B4 可先归入函数方程: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?