Feladat: F.2340 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Füzet: 1982/szeptember, 16. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Racionális számok és tulajdonságaik, Számhalmazok, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1981/december: F.2340

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Tekintsük a pozitív racionális számoknak a következő H részhalmazát: H-ban minden ilyen szám benne van, kivéve az 1 és 1/2 számokat. Állítjuk, hogy H teljes.
Valóban ha p/qH, akkor p/(p+q) és q/(p+q) is pozitív racionális szám. Továbbá mivel sem p, sem q nem nulla, azért ez utóbbi számok egyike sem 1. Másrészt pq (mert 1H), tehát p/(p+q) és q/(p+q) egyike sem 1/2, s így ezek H elemei.
A keresett r racionális számok nem lehetnek H-ban, hiszen maga H mutatja, hogy ezekre a mondott feltétel nem teljesül. Így r-nek legfeljebb két értéke lehet: 1, és 1/2, állítjuk, hogy ezek jók. Mivel egy T teljes halmazra 1T esetén 11+1=12T is teljesül, elegendő megmutatnunk, hogy ha 1/2 benne van egy T teljes halmazban, akkor minden 0 és 1 közötti racionális szám is benne van.
Legyen tehát T tetszőleges teljes halmaz, és tegyük fel, hogy 1/2T. Az n-re vonatkozó teljes indukcióval látjuk be, hogy minden 1k<n-re a k/n tört eleme T-nek. n=2-re ez a feltevésünk alapján igaz. Tegyük fel, hogy T tartalmaz minden n-nél kisebb nevezőjű, 0 és 1 közé eső racionális számot. Ha n-kk vagy kn-k eleme T-nek, ebből már következik, hogy k/nT. Mivel ezek egymás reciprokjai, az egyik kisebb 1-nél, és mivel mindkettő nevezője kisebb n-nél, benne is van T-ben. Ez igazolja állításunkat.