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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / A5 · number-theory

2018 Putnam A5

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/2018.pdf。

Putnam 2018 A5 number-theory

Let f:RRf: \mathbb{R} \to \mathbb{R} be an infinitely differentiable function satisfying f(0)=0f(0) = 0, f(1)=1f(1)= 1,

and f(x)0f(x) \geq 0 for all xRx \in \mathbb{R}. Show that there exist a positive integer nn and a real number xx

such that f(n)(x)<0f^{(n)}(x) < 0.

f:RRf: \mathbb{R} \to \mathbb{R} 为无限可微函数,满足 f(0)=0f(0) = 0, f(1)=1f(1)= 1,

f(x)0f(x) \geq 0 对于所有 xRx \in \mathbb{R}。证明存在一个正整数nn和一个实数xx

使得 f(n)(x)<0f^{(n)}(x) < 0

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。2018 年 Putnam A5 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?