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2009 Putnam A3

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/2009.pdf。

Putnam 2009 A3 algebra

Let dnd_n be the determinant of the n×nn \times n matrix whose entries, from

left to right and then from top to bottom, are $\cos 1, \cos 2, \dots, \cos

n^2$. (For example,

$$

d_3 = \left| \begin{matrix} \cos 1 & \cos 2 & \cos 3 \\

\cos 4 & \cos 5 & \cos 6 \\

\cos 7 & \cos 8 & \cos 9

\end{matrix} \right|.

$$

The argument of cos\cos is always in radians, not degrees.) Evaluate

limndn\lim_{n\to\infty} d_n.

dnd_nn×nn \times n 矩阵的行列式,其条目来自

从左到右,再从上到下,分别是 $\cos 1, \cos 2, \dots, \cos

n^2$。 (例如,

$$

d_3 = \左| \begin{矩阵} \cos 1 & \cos 2 & \cos 3 \\

\cos 4 & \cos 5 & \cos 6 \\

\cos 7 & \cos 8 & \cos 9

\end{矩阵}\right|。

$$

cos\cos 的参数始终以弧度为单位,而不是度数。)

limndn\lim_{n\to\infty} d_n

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。2009 年 Putnam A3 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?