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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / A6 · inequality

2008 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/2008.pdf。

Putnam 2008 A6 inequality

Prove that there exists a constant c>0c>0 such that in every

nontrivial finite group GG there exists a sequence of length

at most clogGc \log |G| with the property that each element of GG

equals the product of some subsequence. (The elements of GG in the

sequence are not required to be distinct. A *subsequence*

of a sequence is obtained by selecting some of the terms,

not necessarily consecutive, without reordering them; for

example, 4,4,24, 4, 2 is a subsequence of 2,4,6,4,22, 4, 6, 4, 2, but

2,2,42, 2, 4 is not.)

证明存在常数 c>0c>0 使得在每个

非平凡有限群 GG 存在一个长度序列

至多 clogGc \log |G|GG 的每个元素

等于某个子序列的乘积。 (GG 中的元素

序列不要求是不同的。 A *子序列*

序列的 是通过选择一些项来获得的,

不一定是连续的,无需重新排序;为了

例如,4,4,24, 4, 22,4,6,4,22, 4, 6, 4, 2 的子序列,但是

2,2,42, 2, 4 不是。)

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。2008 年 Putnam A6 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?