误差为零或一的整数值近可加函数
设函数 ,满足:对任意正整数 都有
且
则 。
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
先独立尝试,再展开工具说明与想法来源。
重复 次相加只有 次加法,所以 。用共同倍数比较两种分组是一种不需要极限的近可加估计。
想法从哪来:误差只允许零或一,说明每次相加都几乎保持可加性。先把一个数重复相加,经过若干次加法后,总误差最多是加法次数,而非任意增长。这样任意一个已知函数值都能控制其倍数处的函数值区间。 目标自变量和已知自变量不同,直接递推中间值太多;试把它们都放大到同一个乘积。一边看成许多个目标长度的块,另一边看成许多个已知长度的块,两种区间必须有交集,便夹住目标函数值。再利用函数值本身是整数,足够窄的夹逼就能锁定唯一值。额外的小自变量条件可用来核对相容性,而不必强行塞进已经完成的夹逼。
条件说明 在重复相加时与线性函数最多相差“加法次数减一”。分别把同一个整数 看成 个 与 个 的和,即可夹住 。
由题设反复使用归纳法可得:对任意正整数 ,
记 ,并令 。在 (1) 中先取 ,再取 ,得到
由 (2) 的左端与 (3) 的右端,
故 。由 (3) 的左端与 (2) 的右端,
若 ,右端至多为 ,矛盾。因此 。综上
不等式 (1) 的上下误差分别为 与 ,与连续做 次加法完全对应。 两个数值端点之间只容纳整数 ;题目的 条件与结论相容,但在 已固定后不再需要额外使用。
误差被统一控制的近可加函数,可把两个不同长度放大到同一个公倍数,再比较两种分组方式。 当放大倍数足够大时,单位级误差无法容纳两个候选整数,从而确定函数值。
需把每次加法至多1的误差累积为倍数上下界,再以2026和9999的公共倍数比较两个尺度,窄区间才可锁定整数值。
已记下,谢谢!