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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / B2 · inequality

2012 Putnam B2

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/2012.pdf。

Putnam 2012 B2 inequality

Let PP be a given (non-degenerate) polyhedron. Prove that there is a constant c(P)>0c(P) > 0

with the following property: If a collection of nn balls whose volumes sum to VV contains

the entire surface of PP, then n>c(P)/V2n > c(P) / V^2.

PP 为给定的(非简并)多面体。证明存在常数 c(P)>0c(P) > 0

具有以下属性:如果体积总和为 VVnn 个球的集合包含

PP 的整个表面,则 n>c(P)/V2n > c(P) / V^2

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。2012 年 Putnam B2 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?