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第1题

设 Z+\mathbb{Z}^+ 为正整数集合。求所有函数 f:Z+→Z+f:\mathbb{Z}^+\to\mathbb{Z}^+,使得对任意正整数 aa、bb,a2+f(a)f(b)a^2+f(a)f(b) 都能被 f(a)+bf(a)+b 整除。
第 3/6 步:代入b=1得到上界
f(a)+1∣a2−1 ⟹ f(a)≤a2−2 for a≥2f(a)+1\mid a^2-1 \ \Longrightarrow\ f(a)\le a^2-2\ \text{for}\ a\ge2
详细分析

取 b=1b=1,得 f(a)+1∣a2+f(a)f(a)+1\mid a^2+f(a)。因 a2+f(a)=(a2−1)+(f(a)+1)a^2+f(a)=\big(a^2-1\big)+\big(f(a)+1\big),这等价于 f(a)+1∣a2−1f(a)+1\mid a^2-1。当 a≥2a\ge2 时 a2−1≥3>0a^2-1\ge3>0,故因子 f(a)+1f(a)+1 不超过 a2−1a^2-1,得 f(a)≤a2−2f(a)\le a^2-2。