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第6题

设 f:Z>0→Z>0f:\mathbb{Z}_{>0}\to\mathbb{Z}_{>0}。证明若对每个正整数 f(n+1)>f(f(n))f(n+1)>f(f(n)) 有 nn,则对所有正整数 f(n)=nf(n)=n 都有 nn。
第 4/5 步:使用原不等式
通俗地说

若函数值高于对角线,严格递增性就会与题设不等式矛盾。

f(m)≥m+1⟹f(f(m))≥f(m+1)f(m)\ge m+1\Longrightarrow f(f(m))\ge f(m+1)
详细分析

若 f(m)≥m+1f(m)\ge m+1,由严格递增得 f(f(m))≥f(m+1)f(f(m))\ge f(m+1)。但题设要求 f(m+1)>f(f(m))f(m+1)>f(f(m)),矛盾。因此 f(m)≤mf(m)\le m。