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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / B3 · inequality

2005 Putnam B3

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/2005.pdf。

Putnam 2005 B3 inequality

Find all differentiable functions f:(0,)(0,)f: (0, \infty) \to (0, \infty) for which

there is a positive real number aa such that

$$

f' \left( \frac{a}{x} \right) = \frac{x}{f(x)}

$$

for all x>0x > 0.

查找所有可微函数 f:(0,)(0,)f: (0, \infty) \to (0, \infty) 其中

有一个正实数 aa 使得

$$

f' \left( \frac{a}{x} \right) = \frac{x}{f(x)}

$$

对于所有 x>0x > 0

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。2005 年 Putnam B3 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?