MathLabs

Bài 6

Cho f:Z>0→Z>0f:\mathbb{Z}_{>0}\to\mathbb{Z}_{>0}. Chứng minh rằng nếu f(n+1)>f(f(n))f(n+1)>f(f(n)) với mọi số nguyên dương nn thì f(n)=nf(n)=n với mọi nn.
Bước 2 trên 5: Quy nạp theo giá trị nhỏ nhất của đuôi
Hiểu nôm na

Sau khi bỏ phần đầu đã xét, lặp lại lập luận về giá trị nhỏ nhất.

Sn:f(n)<f(m) for every m>nS_n: f(n)<f(m)\text{ for every }m>n
Phân tích chi tiết

Giả sử SnS_n cùng mọi mệnh đề về giá trị nhỏ nhất của các đuôi đã chứng minh trước đó. Với m>n+1m>n+1, từ f(m−1)>f(n)f(m-1)>f(n) suy ra SnS_n. Các mệnh đề trước cũng cho f(n)>f(n−1)>⋯>f(1)≥1f(n)>f(n-1)>\cdots>f(1)\ge1, nên f(n)≥nf(n)\ge n và do đó f(m−1)≥n+1f(m-1)\ge n+1. Vậy f(m−1)f(m-1) là chỉ số thuộc đuôi bắt đầu từ n+1n+1. Giả thiết cho f(m)>f(f(m−1))f(m)>f(f(m-1)), nên f(m)f(m) không phải giá trị nhỏ nhất của đuôi đó. Giá trị nhỏ nhất tồn tại, vậy nó phải là giá trị duy nhất f(n+1)f(n+1), chứng minh Sn+1S_{n+1}.