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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / A3 · inequality

2013 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/2013.pdf。

Putnam 2013 A3 inequality

Suppose that the real numbers a0,a1,,ana_0, a_1, \dots, a_n and

xx, with 0<x<10 < x < 1, satisfy

$$

\frac{a_0}{1-x} + \frac{a_1}{1-x^2} + \cdots + \frac{a_n}{1 - x^{n+1}} = 0.

$$

Prove that there exists a real number yy with 0<y<10 < y < 1 such that

$$

a_0 + a_1 y + \cdots + a_n y^n = 0.

$$

假设实数 a0,a1,,ana_0, a_1, \dots, a_n

xx,其中 0<x<10 < x < 1,满足

$$

\frac{a_0}{1-x} + \frac{a_1}{1-x^2} + \cdots + \frac{a_n}{1 - x^{n+1}} = 0。

$$

证明存在实数 yy0<y<10 < y < 1 使得

$$

a_0 + a_1 y + \cdots + a_n y^n = 0。

$$

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。2013 年 Putnam A3 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?