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第5题

设 ff 是从整数集到正整数集的函数。假设对任意两个整数 mm 和 nn,差 f(m)−f(n)f(m)-f(n) 都能被 f(m−n)f(m-n) 整除。证明对所有满足 f(m)≤f(n)f(m)\le f(n) 的整数 mm 和 nn,f(n)f(n) 都能被 f(m)f(m) 整除。
第 4/5 步:针对此类三元组的夹逼引理
通俗地说

把三个值从大到小排序;最大值整除另外两个值之差,但这个差太小只能是零,于是较小的两个值合而为一,它显然整除最大值。

b=c and b∣ab=c\ \text{and}\ b\mid a
详细分析

设正整数 a,b,ca,b,c 满足 c∣a−bc\mid a-b、b∣a−cb\mid a-c、a∣b−ca\mid b-c,并排序使 a≥b≥c>0a\ge b\ge c>0。由 b≤ab\le a 且 c>0c>0 知 0≤b−c<a0\le b-c<a,而 a∣b−ca\mid b-c 迫使 b−c=0b-c=0,即 b=cb=c。代入 b∣a−cb\mid a-c 得 b∣a−bb\mid a-b,从而 b∣ab\mid a。因此 b=c and b∣ab=c\ \text{and}\ b\mid a:三个值中较小的两个相等,且该公共值整除最大值。