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2016 Putnam B5

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 B5 algebra

Find all functions ff from the interval (1,)(1, \infty) to (1,)(1, \infty) with the following property:

if x,y(1,)x,y \in (1, \infty) and x2yx3x^2 \leq y \leq x^3, then (f(x))2f(y)(f(x))3(f(x))^2 \leq f(y) \leq (f(x))^3.

查找区间 (1,)(1, \infty)(1,)(1, \infty) 之间的所有函数 ff,具有以下属性:

如果 x,y(1,)x,y \in (1, \infty)x2yx3x^2 \leq y \leq x^3,则 (f(x))2f(y)(f(x))3(f(x))^2 \leq f(y) \leq (f(x))^3

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。2016 年 Putnam B5 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?