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2024 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/2024.pdf。

Putnam 2024 A3 algebra

Let SS be the set of bijections

$$

T : \{1,2,3\} \times \{1,2,\dots,2024\} \to \{1,2,\dots,6072\}

$$

such that T(1,j)<T(2,j)<T(3,j)T(1,j) < T(2,j) < T(3,j) for all j{1,2,,2024}j \in \{1,2,\dots,2024\} and T(i,j)<T(i,j+1)T(i,j) < T(i,j+1) for all i{1,2,3}i \in \{1,2,3\} and j{1,2,,2023}j \in \{1,2,\dots,2023\}. Do there exist aa and cc in {1,2,3}\{1,2,3\} and bb and dd in {1,2,,2024}\{1,2,\dots,2024\} such that the fraction of elements TT in SS for which T(a,b)<T(c,d)T(a,b) < T(c,d) is at least 1/31/3 and at most 2/32/3?

SS 为双射集合

$$

T : \{1,2,3\} \乘 \{1,2,\dots,2024\} \到 \{1,2,\dots,6072\}

$$

这样,对于所有 j{1,2,,2024}j \in \{1,2,\dots,2024\} 而言,T(1,j)<T(2,j)<T(3,j)T(1,j) < T(2,j) < T(3,j) 且对于所有 i{1,2,3}i \in \{1,2,3\}j{1,2,,2023}j \in \{1,2,\dots,2023\} 而言,T(i,j)<T(i,j+1)T(i,j) < T(i,j+1){1,2,3}\{1,2,3\} 中是否存在 aacc{1,2,,2024}\{1,2,\dots,2024\} 中是否存在 bbdd,使得 T(a,b)<T(c,d)T(a,b) < T(c,d) 中元素 TTSS 中的分数至少为 1/31/3,至多为 2/32/3

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。2024 年 Putnam A3 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?