MathLabs

Bài 2

Cho a1,a2,…a_1, a_2, \dots là một dãy số nguyên có vô hạn số hạng dương và vô hạn số hạng âm. Giả sử với mọi số nguyên dương nn, các số a1,a2,…,ana_1, a_2, \dots, a_n cho nn số dư khác nhau khi chia cho nn. Chứng minh rằng mỗi số nguyên xuất hiện đúng một lần trong dãy.
Bước 3 trên 5: nn số hạng đầu là nn số nguyên liên tiếp
Hiểu nôm na

Quy nạp: một khối số nguyên liên tiếp chỉ có thể được mở rộng thêm đúng một số nguyên ở một trong hai đầu hở của nó.

{a1,…,an}={k+1,…,k+n} for some integer k\{a_1,\dots,a_n\}=\{k+1,\dots,k+n\}\ \text{for some integer }k
Phân tích chi tiết

Quy nạp theo nn (trường hợp cơ sở n=1n=1 hiển nhiên). Nếu {a1,…,an}={k+1,…,k+n}\{a_1,\dots,a_n\}=\{k+1,\dots,k+n\}, thì khối này cùng với kk tạo thành n+1n+1 số nguyên liên tiếp k,k+1,…,k+nk,k+1,\dots,k+n, nhận đúng mỗi số dư mod n+1n+1 một lần; khối {a1,…,an}\{a_1,\dots,a_n\} thiếu đúng số dư của kk. Vì a1,…,an+1a_1,\dots,a_{n+1} cũng phải nhận đủ n+1n+1 số dư mod n+1n+1, nên cần an+1≡k(modn+1)a_{n+1}\equiv k\pmod{n+1}. Theo bước trước, ∣an+1−a1∣<n+1|a_{n+1}-a_1|<n+1 với a1∈{k+1,…,k+n}a_1\in\{k+1,\dots,k+n\}, nên các số nguyên đồng dư với kk mod n+1n+1 gần a1a_1 như vậy chỉ có thể là kk và k+n+1k+n+1. Dù chọn giá trị nào, khối cũng được mở rộng thêm đúng một số nguyên liên tiếp.