Bài 5
Xác định tất cả các hàm từ tập số nguyên dương vào tập số nguyên dương sao cho với mọi số nguyên dương và , tồn tại một tam giác không suy biến có độ dài các cạnh là , và . (Một tam giác không suy biến là tam giác có các đỉnh không thẳng hàng.)
Bước 1 trên 4: f(1) = 1 và f là một phép đối hợp
Hiểu nôm na
Cạnh có độ dài 1 là ràng buộc chặt nhất trong bất đẳng thức tam giác, nên thử a=1 xác định f(1), và sau đó thử b=1 khiến f là nghịch đảo của chính nó.
Phân tích chi tiết
Lấy : tam giác với các cạnh có hai cạnh chênh lệch nhau ít hơn cạnh thứ ba là ; vì và là số nguyên, chúng phải bằng nhau, với mọi . Nếu , đặt ; khi đó với mọi khiến tuần hoàn với chu kỳ , do đó bị chặn, giả sử luôn. Nhưng giữ cố định và cho lớn tùy ý trong điều kiện ban đầu đòi hỏi , vô lý khi lớn. Vậy . Bây giờ lấy : tam giác với các cạnh lại có hai cạnh ( và ) chênh lệch nhau ít hơn cạnh thứ ba là , nên vì là số nguyên, với mọi .