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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 4/5 步:提升不动类
通俗地说

不动类意味着 ff 加上整数个 1987 区块,迭代后这些区块数变为两倍。

f(a)=a+1987q,q∈Z≥0,f(f(a))=a+2⋅1987qf(a)=a+1987q,\quad q\in\mathbb Z_{\ge0},\qquad f(f(a))=a+2\cdot1987q
详细分析

取 a∈{0,…,1986}a\in\{0,\ldots,1986\}。不动类关系给出 q∈Z≥0q\in\mathbb Z_{\ge0} 使 f(a)=a+1987qf(a)=a+1987q。由平移相容性 f(f(a))=f(a+1987q)=a+2⋅1987qf(f(a))=f(a+1987q)=a+2\cdot1987q。