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2021 Putnam B6

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 B6 algebra

Given an ordered list of 3N3N real numbers, we can *trim* it to form a list of NN numbers as follows: We divide the list into NN groups of 33 consecutive numbers, and within each group, discard the highest and lowest numbers, keeping only the median.

Consider generating a random number XX by the following procedure: Start with a list of 320213^{2021} numbers, drawn independently and uniformly at random between 0 and 1. Then trim this list as defined above, leaving a list of 320203^{2020} numbers. Then trim again repeatedly until just one number remains; let XX be this number. Let μ\mu be the expected value of X12|X - \frac{1}{2}|. Show that

$$

\mu \geq \frac{1}{4} \left( \frac{2}{3} \right)^{2021}.

$$

给定 3N3N 个实数的有序列表,我们可以*修剪*它以形成 NN 个数字的列表,如下所示:我们将列表分为 NN 个由 33 个连续数字组成的组,并在每个组中丢弃最高和最低的数字,只保留中位数。

考虑通过以下过程生成随机数 XX:从 320213^{2021} 数字的列表开始,在 0 到 1 之间独立且均匀地随机抽取。然后按照上面的定义修剪此列表,留下 320203^{2020} 数字的列表。然后反复修剪,直到只剩下一个数字;令 XX 为这个数字。令 μ\muX12|X - \frac{1}{2}| 的期望值。表明

$$

\mu \geq \frac{1}{4} \left( \frac{2}{3} \right)^{2021}。

$$

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。2021 年 Putnam B6 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?