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

1997 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/1997.pdf。

Putnam 1997 B2 inequality

Let ff be a twice-differentiable real-valued function satisfying

f(x)+f(x)=xg(x)f(x),f(x)+f''(x)=-xg(x)f'(x),

where g(x)0g(x)\geq 0 for all real xx. Prove that f(x)|f(x)| is bounded.

ff 为二阶可微实值函数,满足

f(x)+f(x)=xg(x)f(x),f(x)+f''(x)=-xg(x)f'(x),

其中 g(x)0g(x)\geq 0 代表所有真实的 xx。证明 f(x)|f(x)| 有界。

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。1997 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?