初等数学研究答案

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2.对自然数证明乘法单调性:设a,b,c∈N则

(1)若a=b,则ac=bc

(2)若a<b,则ac<bc

(3)若a>b,则ac>bc

证明:(1)设命题能成立的所有c组成的集合M.

∵a·1=b·1

∴1∈M假设c∈M即则(ac) ′= (bc) ′﹤=﹥ac + 1 = bc + 1 重复以上过程a次,可得到ac + a = bc + a = bc + b

即a(c+1) = b(c+1)

∴c∈M由归纳公理知M = N.所以命题对任意自然数c成立(2)若a < b,则有k∈N,使得a + k = b,由(1) (a + k)c = bc

ac + kc = bc﹤=﹥ac < bc

(3)依据(2)由对逆性可得。

7.设α=(3+13) / 2 , β=( 3-13) / 2 , An= (αn-βn)/ 13(n=1,2,…..).

(1) 以α,β为根作一元二次方程;

(2) 证明A n+2=3A n+1+A n;

(3) 用数学归纳法证明A3n 是10的倍数;

解:

(1) α+ β=3, α β=-1,

∴由韦达定理得以α,β为根作一元二次方程为:

X2-3X-1=0

(2) 证:3A n+1+A n

=3(αn+1-βn+1)/13+(αn-βn)/13

=( α+ β) (αn+1-βn+1) /13+(αn-βn)/13

= (αn+2 -βn+2 - α βn+1 + β αn+1 + αn- βn)/13

= (αn+2 -βn+2)/13

=A n+2

(3) 证:

①当n=1时,有A3 =10,则10| A3。

②假设当n=k时,有10| A3k

则当n=k+1时,

A3k+3 = 3A 3k+2+A3k+1

=3(3A 3k+1+A3k) +A3k+1

=10 A 3k+1 +3 A3k

10|10 A 3k+1 , 10| 3A3。

∴ 10|10 A 3k+3

由①②得,对∀n∈N*,有10| A3n。

9.证明整数集具有离散性。

证明:要证明整数集具有离散性,即要证明在任意两个相邻的整数a 与a′之间不存在整数b,使a

假设存在b,b>a(a,b∈Z).则有k∈Z。使b=a+k。

若k=1,则b=a+1=a′;

若k>1,则b=a+k>a+1,即b>a ′, 因此b

10证明有理数乘法满足结合律。

证明:对于a 1, a 2,a 3∈Q,∃b i ,c i ∈Z(i=1,2,3)使得a 1 = 3

c 3b ,

且b i 与c i 互质(i=1,2,3),则

(a 1a 2)a 3

=(1c 1b 2

c 2b )3

c 3b

=3

)21(3)21(c c c b b b

=)

32(1)32(1c c c b b b

=1

c 1b (2c 2b 3

c 3b )

=a 1(a 2a 3)

∴有理数的乘法满足结合律。

11.指出下列集合中可以进行畅通无阻的算术运算,并且判断哪些集合构成数环: (1){0}; (2){1}; (3)N ; (4)N ∪{0};(5)Q +

(6)奇数集合; (7)偶数集合; (8){0,±3, ±6,…,±3n ,…}; 解:(1)不可以进行畅通无阻的算术运算;∵ 0不能做分母。 {0}是数环,∵0+0,0-0,0×0∈{0}。

(2)可以进行畅通无阻的算术运算; 不是数环;∵1+1=2∈{1}

(3)N 可以进行畅通无阻的算术运算; 不是数环;∵对1,2∈N ,1-2=-1∉N

(4)N ∪{0}不可以进行畅通无阻的算术运算;∵0不能做分母。 不是数环;∵对1,2∈N ,1-2=-1∉N

(5)Q + 可以进行畅通无阻的算术运算; 不是数环;∵对1,2∈N ,1-2=-1∉N

(6)奇数集合不可以进行畅通无阻的算术运算;∵负数不能进行开方运算。 不是数环,因为对1,3∈奇数集合,但1+3=4∉奇数集合。

(7)偶数集合不可以进行畅通无阻的算术运算;∵负数不能进行开方运算。 是数环;∵对任意的两个偶数a 、b ,都有a+b ,a-b ,ab 都属于偶数集合。

(8)不可以进行畅通无阻的算术运算;∵ 0不能做分母,负数不能开方。 是数环,∵对任意的两个偶数a 、b ,都有a+b ,a-b ,ab 都属于

{0,±3, ±6,…,±3n ,…}。

12.设有n 个正分数b a

b

a

b a b a n

n <

<<< (3)

3

2

2

1

1

(分母为正数)。求证:

b a b b

b a a

a b a n

n n

n

<

++++++< (2)

1

21

1

1

证明:设b a i i

(i=2,3,4.....n), b a

j

j

(j=1,2,3....n-1)为符合题意的正分数,

则按题意有

b

a b a i

i

<11

b

a b a n

n j j <

则有0

1

11

1

1

>-=-b b b

a b a b

a b a i

i

i

i

i

>-=-b

b b

a b a b a b a j

n

n

j

j

n

j

j

n

n

又 分母为正数

∴有011>-b a b a i i (1)

>-b

a b a n

j

j

n

(2)

而)

...()

...()...( (2)

1

1

2

1

1

2

1

1

1

1

2

1

21

b b b b b b b a a a a b b a b b

b a a

a n

n n

n

n ++++++-+++=

-++++++

)

...()

...()()(2

1

1

1121121111b b

b b b a b a b a b a b a b a n n n +++-+-+-=

(3)

根据(1)可知(3)式的分子大于零,而分母也大于零,所以上述式子

(1)

12

1

21>-++++++b

a b b

b a a a n

n

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