Feladat: 2009. évi Nemzetközi Matematika Diákolimpia 22. feladata Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Nagy Donát 
Füzet: 2011/október, 390 - 391. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Oszthatóság, Nemzetközi Matematikai Diákolimpia
Hivatkozás(ok):Feladatok: 2011/szeptember: 2009. évi Nemzetközi Matematika Diákolimpia 22. feladata

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

(1) Az n helyébe 0-t írva f(m)f(m)-f(0), így f(m)f(0) minden m-re.
(2) m helyébe 0-t írva f(-n)f(0)-f(n), innen (1) miatt f(-n)f(n) minden n-re;
(3) és itt n helyébe -n-et írva f(n)f(-n), de mivel f(n) és f(-n) is pozitív egész, azért f(n)=f(-n) minden n-re.
A bizonyítandó állítás lényegében az, hogy f értékkészletének bármely két eleme közül egyik osztója a másiknak. Legyenek a és b tetszőleges egészek, ekkor m helyébe a-t, n helyébe b-t írva f(a-b)f(a)-f(b), illetve m helyébe a-t, n helyébe (a-b)-t írva f(a-(a-b))=f(b)f(a)-f(a-b), végül m helyébe (b-a)-t, n helyébe b-t írva f((b-a)-b)=f(-a)f(b-a)-f(-b). (3) felhasználásával ezek azt adják, hogy az f(a), f(b) és f(a-b) pozitív egészek közül bármely kettő különbsége osztja a harmadikat. Ha az x, y, z pozitív egészek közül bármely kettő különbsége osztja a harmadikat és például x az egyik legnagyobb közülük, akkor -x-z<y-z<yx, de így mivel x(y-z), azért y-z=0, y=z és ekkor y(z-x)-ből y=zx adódik, így ekkor x, y és z közül bárhogyan választunk kettőt, egyikük osztani fogja a másikat. Ezt az f(a), f(b), f(a-b) hármasból f(a)-t és f(b)-t választva alkalmazva adódik a feladat állítása, hiszen a és b tetszőleges egészek voltak.