MathLabs

第4题

证明:不存在从非负整数集到其自身的函数 ff,使得对每个非负整数 nn 都有 f(f(n))=n+1987f(f(n)) = n + 1987。
第 1/5 步:先证明 f 是单射
通俗地说

两次应用 ff 会在同一个平移后恢复输入,所以第一次像相同的两个输入本来就必须相等。

f(f(m))=f(f(n))  ⟹  m+1987=n+1987  ⟹  m=nf(f(m))=f(f(n))\implies m+1987=n+1987\implies m=n
详细分析

若 f(m)=f(n)f(m)=f(n),对两边再应用 ff 得 f(f(m))=f(f(n))f(f(m))=f(f(n))。由假设 m+1987=n+1987m+1987=n+1987,从而 m=nm=n。因此 ff 是单射。