簡評三類大學生數學競賽中的五道分析難題(Putnam,IMC,Q賽)

先貼圖,再補充簡評。所選五道試題不一定是最難的五道題,但考試結果大多比較匪夷所思。Putnam數學競賽考試數據相對全面,可在http://kskedlaya.org網站找到。

2001年putnam數學競賽第6題。本題隻有1人做出。

簡評:本題試題難度以及選手得分慘淡不匹配,使得我質疑網上該年份Putnam統計數據準確性。同時,是否也反映瞭數學系計算功力的不足?不會拆1技巧,最笨的方法直接暴力積分求原函數也是可以的,原函數是初等函數。

2016年putnam數學競賽第6題。本題滿分10分,隻有兩人做出,其餘全在3分以下。

簡評:2016年的Putnam數學競賽題是近幾年中比較容易的,時間相對充裕,本題就是難(胥神本題也被卡住)。如果選手們能想到數值積分中的辛普森公式的話,相信排名前50的選手應該都能做出來。數學分析難題就是這樣,往往就是一點卡住瞭,導致無法前進。這一點想通瞭,剩下的就水到渠成瞭。

1996年putnam數學競賽第12題。本題滿分10分,得9分1人。得8分的9人,其餘全在3分以下。

簡評:選擇本題有點歷史原因,1996年的Putnam數學競賽題是我見過的第一套putnam試題,那時候還是高一。其中尤以B6題印象最深,感覺最有趣。等我看到本題解答時,已經上大學瞭。不熟悉旋轉度的同學可以參考謝惠民等編寫的《數學分析習題課講義》下冊,裡面有個小專題:連續向量場的旋轉度。

2015年IMC數學競賽第10題。本題無考生做出。

簡評:技術性的評論已經寫到圖片裡,這裡不妨聊聊趣聞八卦。計算機算法編程競賽圈子裡有一位大神tourist橫掃ioi和ACM,他本人也順手參加瞭2015年的IMC大學生數學競賽,獲得瞭第47名。我估計至少相當於丘成桐大學生數學競賽的分析銅獎,由此可見tourist的數學功底可見一般。t在2015年ACM總決賽裡創下一個歷史記錄:率領聖光機膜法代表隊奪得世界冠軍,同時做出比賽所有編程試題,簡稱AK。ACM史上第一支AK隊伍誕生。

2016年丘成桐大學生數學競賽(分析個人賽)第一題。據科大網友轉引評卷老師消息,本題隻有兩人做出。下面的證明比Q賽原命題結論要強。

簡評:本題說明對於一個連續函數,如果祂的導函數存在且是Lebesgue可積的,則該函數必然絕對連續,從而N-L公式成立。如上述證明,我們可以允許不可導點構成一個可數集合,使得L積分版本的N-L公式仍然成立。但是,康托函數反例的存在表面,不可導點不能加強為不可數零測集。對於Q賽這道題,可在Rudin的書或者那湯松的書中找到證明,也都不簡單。2016年Q賽分析第一題應該是史上最難Q賽分析題瞭。

上面的更一般性的證明摘自《我的數學分析積木》附錄1,關鍵想法還是兩個控制函數M和H。對於Q賽這道題,去掉討論2即可。上述證明大致思路如下:

到此,大學分析版本的五道試題簡評完畢。好像沒有什麼可說的瞭,就祝讀者一如既往,萬事勝意吧!

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