面白い問題おしえて〜な 十二問目
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0760132人目の素数さん
2007/02/22(木) 17:54:39(A∪B=Nであること)
任意のk∈Nに対し、k∈Aまたはk∈Bが成り立つことを示せばよい。k∈Aのときは それでよいから、
k∈/Aのときを考える。iα<kを満たすi∈Nのうち最大のものをnとすれば、nα<k,k+1≦(n+1)α
が成り立つ(k+1>(n+1)αならばk∈Aとなってしまう)。この不等式をαで割ってn<k/α,
(k+1)/α≦n+1となる。1/α+1/β=1より、n<k(1−1/β),(k+1)(1−1/β)≦n+1 となる。
これを変形してk<(k−n)β≦(k+1) となり、βが無理数であることからk<(k−n)β<(k+1)
となり、よって[(k−n)β]=kとなる。すなわちk∈Bとなる(α>1なのでk−n>0であることに注意)。
(A∩B=φであること)
k=[nα]=[mβ]とすると、k<nα<k+1,k<mβ<k+1 が成り立つ(α,βは無理数だから等号は入らない)。
よってk/α<n<(k+1)/α,k/β<m<(k+1)/β が成り立つ。片々足してk<n+m<k+1となるが、k,n+m,k+1は
全て自然数だから矛盾。
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