设集合 ,求证: (1);(2); (3)若 ,则 。
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
先把“属于集合”翻译成一种整数平方差表示,再分别考虑构造和排除。
奇数可由相邻整数的平方差产生;不能表示的一类可从平方的余数排除。乘法封闭则要寻找能把两个平方差的积重新写成平方差的恒等式。
(1)对任意整数 ,,故 。
(2)整数平方模 的余数只能是 或 ,两个平方之差模 只能为 ,不可能为 。而 ,故 。
(3)设 ,其中 均为整数。由
且右端两括号内均为整数,得到 。
构造不要求 为正: 时得到 , 时得到 。另以 、 检验乘积恒等式,右边为 ,两个混合项的符号没有颠倒。
由整数表达式定义的集合,证明归属要给出实际整数见证,证明不归属可用同余障碍,证明封闭性则须把运算结果还原为定义中的表达式。这三种任务所需的论证不同,不能用几个正整数例子代替全体整数上的证明。
分别用相邻平方差、模4剩余和乘积恒等式,均为直接对应题目要求的常规方法。
核心工具:剩余类、幂周期与局部排除
已记下,谢谢!