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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / B6 · number-theory

2007 Putnam B6

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/2007.pdf。

Putnam 2007 B6 number-theory

For each positive integer nn, let f(n)f(n) be the number of ways to

make n!n! cents using an unordered collection of coins, each worth k!k!

cents for some kk, 1≤k≤n1 \leq k \leq n. Prove that for some constant CC,

independent of nn,

$$

n^{n^2/2 - Cn} e^{-n^2/4} \leq f(n) \leq n^{n^2/2 + Cn}e^{-n^2/4}.

$$

对于每个正整数 nn,令 f(n)f(n) 为

使用无序的硬币集合赚取 n!n! 美分,每个硬币价值 k!k!

一些 kk 的美分,1≤k≤n1 \leq k \leq n。证明对于一些恒定的 CC,

独立于nn,

$$

n^{n^2/2 - Cn} e^{-n^2/4} \leq f(n) \leq n^{n^2/2 + Cn}e^{-n^2/4}。

$$

提示 1

先看同余、整除、最大公因数和 p 进赋值。

提示 2

把整数条件转成同余方程、指数比较或下降过程。

提示 3

若要存在性,用构造;若要唯一性,用最小反例、无限下降或模限制。

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。2007 年 Putnam B6 可先归入数论: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?