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番外 · 闲灯 / Putnam 数学竞赛 / A2 · inequality

2021 Putnam A2

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/2021.pdf。

Putnam 2021 A2 inequality

For every positive real number xx, let

$$

g(x) = \lim_{r \to 0} ((x+1)^{r+1} - x^{r+1})^{\frac{1}{r}}.

$$

Find limxg(x)x\lim_{x \to \infty} \frac{g(x)}{x}.

对于每个正实数 xx,令

$$

g(x) = \lim_{r \to 0} ((x+1)^{r+1} - x^{r+1})^{\frac{1}{r}}。

$$

limxg(x)x\lim_{x \to \infty} \frac{g(x)}{x}

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。2021 年 Putnam A2 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?