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2005 Putnam B5

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 B5 algebra

Let P(x1,,xn)P(x_1,\dots,x_n) denote a polynomial with real coefficients in the

variables x1,,xnx_1, \dots, x_n, and suppose that

$$

\left( \frac{\partial^2}{\partial x_1^2} + \cdots + \frac{\partial^2}{\partial

x_n^2}\right) P(x_1, \dots,x_n) = 0 \quad \text{(identically)}

$$

and that

$$

x_1^2 + \cdots + x_n^2 \text{ divides } P(x_1, \dots, x_n).

$$

Show that P=0P=0 identically.

P(x1,,xn)P(x_1,\dots,x_n) 表示一个多项式,其系数为

变量 x1,,xnx_1, \dots, x_n,并假设

$$

\left( \frac{\partial^2}{\partial x_1^2} + \cdots + \frac{\partial^2}{\partial

x_n^2}\right) P(x_1, \dots,x_n) = 0 \quad \text{(相同)}

$$

还有那个

$$

x_1^2 + \cdots + x_n^2 \text{ 除 } P(x_1, \dots, x_n)。

$$

证明 P=0P=0 相同。

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。2005 年 Putnam B5 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?