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第2問

α\alpha、β\beta を正の実数とする。エメラルドは座標平面上で原点 (0,0)(0,0) から旅を始める。毎分、彼女は上に1単位または右に1単位動き、座標平面の領域 ∣x−y∣<2025|x-y|<2025 に自分を限定する。点 (x,y)(x,y) を訪れたとき、彼女はそこに整数 ⌊xα+yβ⌋\lfloor x\alpha+y\beta\rfloor を書き込む。エメラルドはすべての非負整数をちょうど1回ずつ書き込んだことが分かった。このような旅が可能となる (α,β)(\alpha,\beta) の組をすべて求めよ。
ステップ 3/6: z_n は非減少ですべての整数を列挙するので z_n=n
zn+1≥zn and {zn}=Z≥0  ⟹  zn=nz_{n+1}\ge z_n\ \text{and}\ \{z_n\}=\mathbb{Z}_{\ge0}\implies z_n=n
詳しい解説

α,β>0\alpha,\beta>0 なので、(xn,yn)(x_n,y_n) から (xn+1,yn+1)(x_{n+1},y_{n+1}) へ移ると xα+yβx\alpha+y\beta は α\alpha または β\beta(どちらも正)だけ増えるので zn+1≥znz_{n+1}\ge z_n である。z0=0z_0=0 であり、数列 (zn)(z_n) は非負整数をちょうど1回ずつ取りながら非減少なので、1歩ごとにちょうど1だけ増えなければならない:任意の nn について zn=nz_n=n である。