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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / A6 · number-theory

2015 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/2015.pdf。

Putnam 2015 A6 number-theory

Let nn be a positive integer. Suppose that AA, BB, and MM are n×nn\times n matrices with real entries such that AM=MBAM = MB, and such that AA and BB have the same characteristic polynomial. Prove that det(AMX)=det(BXM)\det(A-MX) = \det(B-XM) for every n×nn\times n matrix XX with real entries.

nn 为正整数。假设 AABBMM 是具有实数项的 n×nn\times n 矩阵,使得 AM=MBAM = MB,并且 AABB 具有相同的特征多项式。证明 det(AMX)=det(BXM)\det(A-MX) = \det(B-XM) 对于每个具有实数项的 n×nn\times n 矩阵 XX

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。2015 年 Putnam A6 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?