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2004 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/2004.pdf。

Putnam 2004 A6 algebra

Suppose that f(x,y)f(x,y) is a continuous real-valued function on the unit

square 0x1,0y10 \le x \le 1, 0 \le y \le 1. Show that

$$

\begin{aligned}

& \int_0^1 \left( \int_0^1 f(x,y) dx \right)^2 dy +

\int_0^1 \left( \int_0^1 f(x,y) dy \right)^2 dx \\

&\leq

\left( \int_0^1 \int_0^1 f(x,y) dx\, dy \right)^2 +

\int_0^1 \int_0^1 \left[ f(x,y) \right]^2 dx\,dy.

\end{aligned}

$$

假设 f(x,y)f(x,y) 是单位上的连续实值函数

平方 0x1,0y10 \le x \le 1, 0 \le y \le 1。表明

$$

\开始{对齐}

& \int_0^1 \left( \int_0^1 f(x,y) dx \right)^2 dy +

\int_0^1 \left( \int_0^1 f(x,y) dy \right)^2 dx \\

&\leq

\left( \int_0^1 \int_0^1 f(x,y) dx\, dy \right)^2 +

\int_0^1 \int_0^1 \left[ f(x,y) \right]^2 dx\,dy。

\结束{对齐}

$$

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。2004 年 Putnam A6 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?