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第2题

设 a1,a2,a3,…a_1, a_2, a_3, \ldots 是正整数组成的无穷递增数列。证明:对每个 p≥1p \ge 1,都存在无穷多个 ama_m 可以写成 am=xap+yaqa_m = xa_p + ya_q 的形式,其中 x,yx, y 为正整数,且 q>pq > p。
第 2/4 步:取出共享该余数的无穷子列
ai1<ai2<ai3<⋯ ,aik≡r(modap)a_{i_1}<a_{i_2}<a_{i_3}<\cdots,\quad a_{i_k}\equiv r \pmod{a_p}
详细分析

设 ai1<ai2<ai3<⋯a_{i_1} < a_{i_2} < a_{i_3} < \cdots 为满足 aik≡r(modap)a_{i_k} \equiv r \pmod{a_p} 的所有项组成的(无穷)子列。由于原数列是无穷的,可以去掉有限多项,使得每个下标 iki_k 都满足 ik>pi_k > p;令 q=i1q = i_1,于是 q>pq > p。此时每个 k≥2k \ge 2 对应的 aika_{i_k} 都满足 aik≡aq≡r(modap)a_{i_k} \equiv a_q \equiv r \pmod{a_p},故 ap∣(aik−aq)a_p \mid (a_{i_k} - a_q)。