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脱子翼-我的小发现

2023-02-06 10:58 作者:北京四中数学社  | 我要投稿

这道题是我自己编的。题目:

对于任意的n次多项式f(x),若满足f(0),f(1),f(2),...,f(n) ∈ Z,求证:∀t ∈ Z,f(t) ∈ Z

解法:

使用数学归纳法。

设命题P(k)为"对于任意的k次多项式f(x),若满足f(0),f(1),f(2),...,f(k) ∈ Z,

∀t ∈ Z,f(t) ∈ Z"

证明P(0)成立:

显而易见。(任意一个零次多项式都是平行于x轴的,如果有一个y值是整数,那所有的y值就都是整数

了)

假设P(k−1)成立,证明P(k)也成立:

假设P(k − 1)成立。对于任意一个满足f(0),f(1),f(2),...,f(k) ∈ Z的k次多项式f(x),考虑函数g(x) = f(x + 1) − f(x)。

这个函数是一个k − 1次多项式(展开一下f(x + 1) − f(x)k次项,发现它被抵消了)。

然后∵ f(0),f(1) ∈ Z ∴ g(0) ∈ Z,∵ f(1),f(2) ∈ Z ∴ g(1) ∈ Z ……

∵ f(k − 1),f(k) ∈ Z ∴ g(k − 1) ∈ Z。所以g(0),g(1),...,g(k − 1) ∈ Z。而根据P(k − 1),∀t ∈ Z,g(t) ∈ Z。

g(x) = f(x + 1) − f(x),可得g(x) + f(x) = f(x + 1)。因为∀t ∈ Z,g(t) ∈ Z,所以根据 f(k) ∈ Z递推可得∀t ∈ Zt > k,f(t) ∈ Z。

同理,f(x) − g(x − 1) = f(x − 1)。因为∀t ∈ Z,g(t) ∈ Z,所以根据f(0) ∈ Z递推可得 ∀t ∈ Zt < 0,f(t) ∈ Z。

由题设,∀t ∈ Z0 ≤ t ≤ k,f(t) ∈ Z 综上所述,∀t ∈ Z,f(t) ∈ Z,P(k)成立,命题得证。


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