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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / A3 · functional-equations

2016 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/2016.pdf。

Putnam 2016 A3 functional-equations

Suppose that ff is a function from R\mathbb{R} to R\mathbb{R} such that

$$

f(x) + f\left( 1 - \frac{1}{x} \right) = \arctan x

$$

for all real x0x \neq 0. (As usual, y=arctanxy = \arctan x means π/2<y<π/2-\pi/2 < y < \pi/2 and tany=x\tan y = x.) Find

$$

\int_0^1 f(x)\,dx.

$$

假设ff是从R\mathbb{R}R\mathbb{R}的函数,使得

$$

f(x) + f\left( 1 - \frac{1}{x} \right) = \arctan x

$$

对于所有真实的 x0x \neq 0。 (像往常一样,y=arctanxy = \arctan x 表示 π/2<y<π/2-\pi/2 < y < \pi/2tany=x\tan y = x。)

$$

\int_0^1 f(x)\,dx。

$$

提示 1

先代入 0、1、相等变量或会让一边简化的值。

提示 2

检查方程是否强迫单调、周期、单射、满射或常值。

提示 3

把递推链闭合,最后回代验证所有解。

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。2016 年 Putnam A3 可先归入函数方程: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?