IMO 2024 P1

内容

确定所有实数 \alpha,使得对于每个正整数 n,整数 \lfloor \alpha\rfloor + \lfloor2\alpha\rfloor + \cdots + \lfloor n\alpha\rfloorn 的倍数。(注意 \lfloor z\rfloor 表示小于或等于 z 的最大整数。例如,\lfloor-\pi\rfloor = -4\lfloor2\rfloor = \lfloor2.9\rfloor = 2。)

解决方案:eta 是一个偶数。

⊢ {α | ∀ (n : ℕ), 0 < n → ↑n ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 n, ⌊↑i * α⌋} = {α | ∃ k, Even k ∧ α = ↑k}

rw [(Set.Subset.antisymm_iff ), (Set.subset_def), ]

⊢ (∀ x ∈ {α | ∀ (n : ℕ), 0 < n → ↑n ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 n, ⌊↑i * α⌋}, x ∈ {α | ∃ k, Even k ∧ α = ↑k}) ∧ {α | ∃ k, Even k ∧ α = ↑k} ⊆ {α | ∀ (n : ℕ), 0 < n → ↑n ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 n, ⌊↑i * α⌋}

/- 我们引入一个变量,将在证明的第二部分(难方向)中使用,即整数 l,满足 2l = ⌊α⌋ + ⌊2α⌋(这来自于给定的可整除条件,其中 n = 2)。 -/ 存在λx L=>(L 2 two_pos).rec λl Y=>?_'

refine_1⊢ {α | ∃ k, Even k ∧ α = ↑k} ⊆ {α | ∀ (n : ℕ), 0 < n → ↑n ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 n, ⌊↑i * α⌋}

精炼_2

x

:

L

:

x ∈ {α | ∀ (n : ℕ), 0 < n → ↑n ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 n, ⌊↑i * α⌋}

l

:

Y

∑ i ∈ Finset.Icc 1 2, ⌊↑i * x⌋ = ↑2 * l

x ∈ {α | ∃ k, Even k ∧ α = ↑k}

useλy . x=>y.rec λS p=>?_

精炼_1

x✝¹

实数集

y

:

x✝¹ ∈ {α | ∃ k, Even k ∧ α = ↑k}

x✝

:

x

:

0 < x✝

S

:

段落

即使 S ∧ x✝¹ = ↑S

⊢ ↑x✝ ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 x✝, ⌊↑i * x✝¹⌋

精炼_2

x

:

实数集

L

:

x ∈ {α | ∀ (n : ℕ), 0 < n → ↑n ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 n, ⌊↑i * α⌋}

l

Y

∑ i ∈ Finset.Icc 1 2, ⌊↑i * x⌋ = ↑2 * l

⊢ x ∈ {α | ∃ k, Even k ∧ α = ↑k}

·

精炼_1

x✝¹

y

x✝¹ ∈ {α | ∃ k, 偶数 k ∧ α = ↑k}

x✝

x

0 < x✝

S

p

即使 S ∧ x✝¹ = ↑S

⊢ ↑x✝ ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 x✝, ⌊↑i * x✝¹⌋

/- 我们首先证明每个形式为 2kα 都有效。在这种情况下,和简化为 kn(n+1),显然可以被 n 整除。-/ simp_all[λL:ℕ=>(by'

x✝¹

y

x✝¹ ∈ {α | ∃ k, 偶数 k ∧ α = ↑k}

x✝

x

0 < x✝

S

p

即使 S ∧ x✝¹ = ↑S

L

⊢ ⌊↑L * ↑S⌋ = ↑L * S

norm_num[Int.floor_eq_iff] :⌊(L:ℝ)S⌋=L S )] rw[p.2,Int.dvd_iff_emod_eq_zero,Nat.lt_iff_add_one_le,<-Finset.sum_mul,←Nat.cast_sum, S.even_iff, ←Nat.Ico_succ_right,@ .((( Finset.sum_Ico_eq_sum_range))),Finset.sum_add_distrib ]at*

精炼_1

x✝¹

x✝

x

0 + 1 ≤ x✝

S

p

S % 2 = 0 ∧ ↑S = ↑S

⊢ ↑(∑ x ∈ Finset.range (x✝.succ - 1), 1 + ∑ x ∈ Finset.range (x✝.succ - 1), x) * S % ↑x✝ = 0

simp_all[Finset.sum_range_id]

精炼_1

x✝¹

x✝

S

x

1 ≤ x✝

p

2 ∣ S

⊢ ↑x✝ ∣ (↑x✝ + ↑x✝ * (↑x✝ - 1) / 2) * S

确切 dvd_trans ⟨2+((_:ℕ)-1),by

x✝¹

实数集

x✝

:

S

x

1 ≤ x✝

段落

2 ∣ S

⊢ (↑x✝ + ↑x✝ * (↑x✝ - 1) / 2) * 2 = ↑x✝ * (2 + (↑x✝ - 1))

linarith[((\langle ℕ\rangle:Int)*(\langle Nat\rangle-1)).ediv_mul_cancel$ Int.prime_two.dvd_mul.2<|by

x✝¹

x✝

S

x

1 ≤ x✝

p

2 ∣ S

⊢ 2 ∣ ↑x✝ ∨ 2 ∣ ↑x✝ - 1

·

x✝¹

x✝

S

x

1 ≤ x✝

p

2 ∣ S

⊢ 2 ∣ ↑x✝ ∨ 2 ∣ ↑x✝ - 1

omega]⟩ ↑↑(mul_dvd_mul_left @_ (p)) /- 现在让我们证明反命题,即 LHS 中的每个 α 都是一个偶数。我们声称对于所有这样的 αn ∈ ℕ,我们有 ⌊(n+1)*α⌋ = ⌊α⌋+2n(l-⌊α⌋)。-/ 足够:∀ (n : ℕ),⌊(n+1)*x⌋ =⌊ x⌋+2 * ↑ (n : ℕ) * (l-(⌊(x)⌋))

精炼_2

x

L

x ∈ {α | ∀ (n : ℕ), 0 < n → ↑n ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 n, ⌊↑i * α⌋}

l

Y

∑ i ∈ Finset.Icc 1 2, ⌊↑i * x⌋ = ↑2 * l

这个

∀ (n : ℕ), ⌊(↑n + 1) * x⌋ = ⌊x⌋ + 2 * ↑n * (l - ⌊x⌋)

⊢ x ∈ {α | ∃ k, 偶数 k ∧ α = ↑k}

这个

x

L

x ∈ {α | ∀ (n : ℕ), 0 < n → ↑n ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 n, ⌊↑i * α⌋}

l

Y

∑ i ∈ Finset.Icc 1 2, ⌊↑i * x⌋ = ↑2 * l

⊢ ∀ (n : ℕ), ⌊(↑n + 1) * x⌋ = ⌊x⌋ + 2 * ↑n * (l - ⌊x⌋)

·

精炼_2

x

L

x ∈ {α | ∀ (n : ℕ), 0 < n → ↑n ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 n, ⌊↑i * α⌋}

l

Y

∑ i ∈ Finset.Icc 1 2, ⌊↑i * x⌋ = ↑2 * l

这个

∀ (n : ℕ), ⌊(↑n + 1) * x⌋ = ⌊x⌋ + 2 * ↑n * (l - ⌊x⌋)

⊢ x ∈ {α | ∃ k, 偶数 k ∧ α = ↑k}

/- 让我们暂时假设这个声明是真的,看看这如何足以完成我们的证明。 -/ zify[mul_comm,Int.floor_eq_iff] 在这里

精炼_2

x

L

x ∈ {α | ∀ (n : ℕ), 0 < n → ↑n ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 n, ⌊↑i * α⌋}

l

Y

∑ i ∈ Finset.Icc 1 2, ⌊↑i * x⌋ = ↑2 * l

这个

∀ (n : ℕ), ↑⌊x⌋ + (↑l - ↑⌊x⌋) * (↑n * 2) ≤ x * (↑n + 1) ∧ x * (↑n + 1) < ↑⌊x⌋ + (↑l - ↑⌊x⌋) * (↑n * 2) + 1

⊢ x ∈ {α | ∃ k, 偶数 k ∧ α = ↑k}

-- 我们将展示 α = 2(l-⌊α⌋),这显然是偶数。 use(l-⌊x⌋)*2

h

x

L

x ∈ {α | ∀ (n : ℕ), 0 < n → ↑n ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 n, ⌊↑i * α⌋}

l

Y

∑ i ∈ Finset.Icc 1 2, ⌊↑i * x⌋ = ↑2 * l

这个

∀ (n : ℕ), ↑⌊x⌋ + (↑l - ↑⌊x⌋) * (↑n * 2) ≤ x * (↑n + 1) ∧ x * (↑n + 1) < ↑⌊x⌋ + (↑l - ↑⌊x⌋) * (↑n * 2) + 1

⊢ 即使 ((l - ⌊x⌋) * 2) ∧ x = ↑((l - ⌊x⌋) * 2)

规范数字

h

x

L

x ∈ {α | ∀ (n : ℕ), 0 < n → ↑n ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 n, ⌊↑i * α⌋}

l

Y

∑ i ∈ Finset.Icc 1 2, ⌊↑i * x⌋ = ↑2 * l

这个

∀ (n : ℕ), ↑⌊x⌋ + (↑l - ↑⌊x⌋) * (↑n * 2) ≤ x * (↑n + 1) ∧ x * (↑n + 1) < ↑⌊x⌋ + (↑l - ↑⌊x⌋) * (↑n * 2) + 1

⊢ x = (↑l - ↑⌊x⌋) * 2

-- 要做到这一点,只需证明 α ≤ 2(l-⌊α⌋)α ≥ 2(l-⌊α⌋)。 apply@le_antisymm

h.a

x

L

x ∈ {α | ∀ (n : ℕ), 0 < n → ↑n ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 n, ⌊↑i * α⌋}

l

Y

∑ i ∈ Finset.Icc 1 2, ⌊↑i * x⌋ = ↑2 * l

这个

∀ (n : ℕ), ↑⌊x⌋ + (↑l - ↑⌊x⌋) * (↑n * 2) ≤ x * (↑n + 1) ∧ x * (↑n + 1) < ↑⌊x⌋ + (↑l - ↑⌊x⌋) * (↑n * 2) + 1

⊢ x ≤ (↑l - ↑⌊x⌋) * 2

h.a

x

L

x ∈ {α | ∀ (n : ℕ), 0 < n → ↑n ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 n, ⌊↑i * α⌋}

l

Y

∑ i ∈ Finset.Icc 1 2, ⌊↑i * x⌋ = ↑2 * l

这个

∀ (n : ℕ), ↑⌊x⌋ + (↑l - ↑⌊x⌋) * (↑n * 2) ≤ x * (↑n + 1) ∧ x * (↑n + 1) < ↑⌊x⌋ + (↑l - ↑⌊x⌋) * (↑n * 2) + 1

⊢ (↑l - ↑⌊x⌋) * 2 ≤ x

/- 为了证明第一个不等式,注意到如果 α > 2(l-⌊α⌋),那么存在一个整数 N > 0,使得 N ≥ 1/(α - 2(l -⌊α⌋))。根据我们假设的主张(取 n = N),我们有 ⌊α⌋ + 2(l-⌊α⌋)N + 1 > (N+1)α,即 ⌊α⌋ + (2(l-⌊α⌋) - α)N + 1 > α,这意味着 ⌊α⌋ > α;矛盾。 -/ use not_lt.1 (by

⊢ {α | ∀ (n : ℕ), 0 < n → ↑n ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 n, ⌊↑i * α⌋} = {α | ∃ k, 偶数 k ∧ α = ↑k}

存在_nat_ge (1/(x-)) 的情况| N =>nlinarith[ one_div_mul_cancel $ sub_ne_zero.2 ·.ne',9,Int.floor_le x, this N]) /- 类似地,如果 α < 2(l-⌊α⌋),那么我们可以找到一个正自然数 N,使得 N ≥ 1/(2(l-⌊α⌋) - α)。根据我们的主张(取 n = N),我们有 (N+1)α ≥ ⌊α⌋ + 2(l-⌊α⌋)N,即 α ≥ ⌊α⌋ + (2(l-⌊α⌋) - α)N,这意味着 a ≥ ⌊α⌋ + 1;矛盾。 -/ 使用 not_lt.1 (by

⊢ {α | ∀ (n : ℕ), 0 < n → ↑n ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 n, ⌊↑i * α⌋} = {α | ∃ k, 偶数 k ∧ α = ↑k}

cases exists_nat_ge (1/:ℝ)with| A=>nlinarith[Int.lt_floor_add_one x,one_div_mul_cancel$ sub_ne_zero.2 ·.ne',this A]) /- 现在剩下的就是证明我们的主张 ⌊(n + 1)α⌋ = ⌊α⌋ + 2n(l - ⌊α⌋)。-/ intro

这个

x

L

x ∈ {α | ∀ (n : ℕ), 0 < n → ↑n ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 n, ⌊↑i * α⌋}

l

Y

∑ i ∈ Finset.Icc 1 2, ⌊↑i * x⌋ = ↑2 * l

n✝

⊢ ⌊(↑n✝ + 1) * x⌋ = ⌊x⌋ + 2 * ↑n✝ * (l - ⌊x⌋)

-- 我们通过对 n 的强归纳法进行论证。 induction‹_› 使用@Nat.strongInductionOn

this.ind

x

L

x ∈ {α | ∀ (n : ℕ), 0 < n → ↑n ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 n, ⌊↑i * α⌋}

l

Y

∑ i ∈ Finset.Icc 1 2, ⌊↑i * x⌋ = ↑2 * l

n✝

a✝

∀ m < n✝, ⌊(↑m + 1) * x⌋ = ⌊x⌋ + 2 * ↑m * (l - ⌊x⌋)

⊢ ⌊(↑n✝ + 1) * x⌋ = ⌊x⌋ + 2 * ↑n✝ * (l - ⌊x⌋)

-- 根据我们对 α 的假设,我们知道 (n+1) | ∑_{i=1}^(n+1) ⌊iα⌋ 专门化 L$ ‹_›+1

this.ind

x

l

Y

∑ i ∈ Finset.Icc 1 2, ⌊↑i * x⌋ = ↑2 * l

n✝

a✝

∀ m < n✝, ⌊(↑m + 1) * x⌋ = ⌊x⌋ + 2 * ↑m * (l - ⌊x⌋)

L

0 < n✝ + 1 → ↑(n✝ + 1) ∣ ∑ i ∈ Finset.Icc 1 (n✝ + 1), ⌊↑i * x⌋

⊢ ⌊(↑n✝ + 1) * x⌋ = ⌊x⌋ + 2 * ↑n✝ * (l - ⌊x⌋)

simp_all[加法交换律, 乘法结合律, 整数下取整等价, <-自然数区间右侧后继, 加法乘法, (有限集范围后继), 有限集求和区间等于求和范围]

this.ind

x

l

n✝

Y

⌊x⌋ + ⌊x + x⌋ = 2 * l

a✝

∀ m < n✝, ↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑m * x ∧ x + ↑m * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)))

L

↑n✝ + 1 ∣ ⌊x + ↑n✝ * x⌋ + ∑ x_1 ∈ Finset.range n✝, ⌊x + ↑x_1 * x⌋

⊢ ↑⌊x⌋ + 2 * (↑n✝ * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑n✝ * x ∧ x + ↑n✝ * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑n✝ * (↑l - ↑⌊x⌋)))

revert‹ℕ›

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x

l

Y

⌊x⌋ + ⌊x + x⌋ = 2 * l

⊢ ∀ (n : ℕ), (∀ m < n, ↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑m * x ∧ x + ↑m * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)))) → ↑n + 1 ∣ ⌊x + ↑n * x⌋ + ∑ x_1 ∈ Finset.range n, ⌊x + ↑x_1 * x⌋ → ↑⌊x⌋ + 2 * (↑n * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑n * x ∧ x + ↑n * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑n * (↑l - ↑⌊x⌋)))

/- 因此,存在 c 使得 (n+1)*c = ∑_{i=1}^{n+1} ⌊iα⌋ = ⌊nα+α⌋ + ∑_{i=1}^n ⌊iα⌋. -/ rintro A B@c

this.ind.intro

x

l

Y

⌊x⌋ + ⌊x + x⌋ = 2 * l

A

B

∀ m < A, ↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑m * x ∧ x + ↑m * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)))

c

h✝

⌊x + ↑A * x⌋ + ∑ x_1 ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑x_1 * x⌋ = (↑A + 1) * c

⊢ ↑⌊x⌋ + 2 * (↑A * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑A * x ∧ x + ↑A * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑A * (↑l - ↑⌊x⌋)))

simp_all[ Finset.mem_range.mp _,←eq_sub_iff_add_eq',Int.floor_eq_iff]

this.ind.intro

x

l

A

c

Y

2 * ↑l ≤ x + x + ↑⌊x⌋ ∧ x + x < 2 * ↑l - ↑⌊x⌋ + 1

B

∀ m < A, ↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑m * x ∧ x + ↑m * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)))

h✝

∑ x_1 ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑x_1 * x⌋ = (↑A + 1) * c - ⌊x + ↑A * x⌋

⊢ ↑⌊x⌋ + 2 * (↑A * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑A * x ∧ x + ↑A * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑A * (↑l - ↑⌊x⌋)))

/- 根据归纳假设, ∑_{i=0}^{n-1}, ⌊α+iα⌋ = ∑_{i=0}^{n-1}, ⌊α⌋+2*i*(l-⌊α⌋). -/ 足够:∑d 在 .范围 A,⌊x+dx⌋=∑Q 在 .范围 A,(⌊x⌋+2(Q * (l-.floor x)))

this.ind.intro

x

l

A

c

Y

2 * ↑l ≤ x + x + ↑⌊x⌋ ∧ x + x < 2 * ↑l - ↑⌊x⌋ + 1

B

∀ m < A, ↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑m * x ∧ x + ↑m * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)))

h✝

∑ x_1 ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑x_1 * x⌋ = (↑A + 1) * c - ⌊x + ↑A * x⌋

这个

∑ d ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑d * x⌋ = ∑ Q ∈ Finset.range A, (⌊x⌋ + 2 * (↑Q * (l - ⌊x⌋)))

⊢ ↑⌊x⌋ + 2 * (↑A * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑A * x ∧ x + ↑A * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑A * (↑l - ↑⌊x⌋)))

这个

x

l

A

c

Y

2 * ↑l ≤ x + x + ↑⌊x⌋ ∧ x + x < 2 * ↑l - ↑⌊x⌋ + 1

B

∀ m < A, ↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑m * x ∧ x + ↑m * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)))

h✝

∑ x_1 ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑x_1 * x⌋ = (↑A + 1) * c - ⌊x + ↑A * x⌋

⊢ ∑ d ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑d * x⌋ = ∑ Q ∈ Finset.range A, (⌊x⌋ + 2 * (↑Q * (l - ⌊x⌋)))

·

this.ind.intro

x

l

A

c

Y

2 * ↑l ≤ x + x + ↑⌊x⌋ ∧ x + x < 2 * ↑l - ↑⌊x⌋ + 1

B

∀ m < A, ↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑m * x ∧ x + ↑m * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)))

h✝

∑ x_1 ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑x_1 * x⌋ = (↑A + 1) * c - ⌊x + ↑A * x⌋

这个

∑ d ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑d * x⌋ = ∑ Q ∈ Finset.range A, (⌊x⌋ + 2 * (↑Q * (l - ⌊x⌋)))

⊢ ↑⌊x⌋ + 2 * (↑A * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑A * x ∧ x + ↑A * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑A * (↑l - ↑⌊x⌋)))

足够:∑d 在 ( .范围 A),(((d)):ℤ) =A * ( A-1)/2

this.ind.intro

x

l

A

c

Y

2 * ↑l ≤ x + x + ↑⌊x⌋ ∧ x + x < 2 * ↑l - ↑⌊x⌋ + 1

B

∀ m < A, ↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑m * x ∧ x + ↑m * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)))

h✝

∑ x_1 ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑x_1 * x⌋ = (↑A + 1) * c - ⌊x + ↑A * x⌋

这个✝

∑ d ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑d * x⌋ = ∑ Q ∈ Finset.range A, (⌊x⌋ + 2 * (↑Q * (l - ⌊x⌋)))

这个

∑ d ∈ Finset.range A, ↑d = ↑A * (↑A - 1) / 2

⊢ ↑⌊x⌋ + 2 * (↑A * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑A * x ∧ x + ↑A * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑A * (↑l - ↑⌊x⌋)))

这个

x

l

A

c

Y

2 * ↑l ≤ x + x + ↑⌊x⌋ ∧ x + x < 2 * ↑l - ↑⌊x⌋ + 1

B

∀ m < A, ↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑m * x ∧ x + ↑m * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)))

h✝

∑ x_1 ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑x_1 * x⌋ = (↑A + 1) * c - ⌊x + ↑A * x⌋

这个

∑ d ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑d * x⌋ = ∑ Q ∈ Finset.range A, (⌊x⌋ + 2 * (↑Q * (l - ⌊x⌋)))

⊢ ∑ d ∈ Finset.range A, ↑d = ↑A * (↑A - 1) / 2

·

this.ind.intro

x

l

A

c

Y

2 * ↑l ≤ x + x + ↑⌊x⌋ ∧ x + x < 2 * ↑l - ↑⌊x⌋ + 1

B

∀ m < A, ↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑m * x ∧ x + ↑m * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)))

h✝

∑ x_1 ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑x_1 * x⌋ = (↑A + 1) * c - ⌊x + ↑A * x⌋

这个✝

∑ d ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑d * x⌋ = ∑ Q ∈ Finset.range A, (⌊x⌋ + 2 * (↑Q * (l - ⌊x⌋)))

这个

∑ d ∈ Finset.range A, ↑d = ↑A * (↑A - 1) / 2

⊢ ↑⌊x⌋ + 2 * (↑A * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑A * x ∧ x + ↑A * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑A * (↑l - ↑⌊x⌋)))

have:(A : ℤ) * (A-1)%2=0

这个

x

l

A

c

Y

2 * ↑l ≤ x + x + ↑⌊x⌋ ∧ x + x < 2 * ↑l - ↑⌊x⌋ + 1

B

∀ m < A, ↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑m * x ∧ x + ↑m * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)))

h✝

∑ x_1 ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑x_1 * x⌋ = (↑A + 1) * c - ⌊x + ↑A * x⌋

这个✝

∑ d ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑d * x⌋ = ∑ Q ∈ Finset.range A, (⌊x⌋ + 2 * (↑Q * (l - ⌊x⌋)))

这个

∑ d ∈ Finset.range A, ↑d = ↑A * (↑A - 1) / 2

⊢ ↑A * (↑A - 1) % 2 = 0

this.ind.intro

x

l

A

c

Y

2 * ↑l ≤ x + x + ↑⌊x⌋ ∧ x + x < 2 * ↑l - ↑⌊x⌋ + 1

B

∀ m < A, ↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑m * x ∧ x + ↑m * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)))

h✝

∑ x_1 ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑x_1 * x⌋ = (↑A + 1) * c - ⌊x + ↑A * x⌋

这个✝¹

∑ d ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑d * x⌋ = ∑ Q ∈ Finset.range A, (⌊x⌋ + 2 * (↑Q * (l - ⌊x⌋)))

这个✝

∑ d ∈ Finset.range A, ↑d = ↑A * (↑A - 1) / 2

这个

↑A * (↑A - 1) % 2 = 0

⊢ ↑⌊x⌋ + 2 * (↑A * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑A * x ∧ x + ↑A * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑A * (↑l - ↑⌊x⌋)))

·

这个

x

l

A

c

Y

2 * ↑l ≤ x + x + ↑⌊x⌋ ∧ x + x < 2 * ↑l - ↑⌊x⌋ + 1

B

∀ m < A, ↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑m * x ∧ x + ↑m * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)))

h✝

∑ x_1 ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑x_1 * x⌋ = (↑A + 1) * c - ⌊x + ↑A * x⌋

这个✝

∑ d ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑d * x⌋ = ∑ Q ∈ Finset.range A, (⌊x⌋ + 2 * (↑Q * (l - ⌊x⌋)))

这个

∑ d ∈ Finset.range A, ↑d = ↑A * (↑A - 1) / 2

⊢ ↑A * (↑A - 1) % 2 = 0

[email protected]_two_eq A with|_ B=>

this.inr

x

l

A

c

Y

2 * ↑l ≤ x + x + ↑⌊x⌋ ∧ x + x < 2 * ↑l - ↑⌊x⌋ + 1

B✝

∀ m < A, ↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑m * x ∧ x + ↑m * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)))

h✝

∑ x_1 ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑x_1 * x⌋ = (↑A + 1) * c - ⌊x + ↑A * x⌋

这个✝

∑ d ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑d * x⌋ = ∑ Q ∈ Finset.range A, (⌊x⌋ + 2 * (↑Q * (l - ⌊x⌋)))

这个

∑ d ∈ Finset.range A, ↑d = ↑A * (↑A - 1) / 2

B

↑A % 2 = 1

⊢ ↑A * (↑A - 1) % 2 = 0

norm_num[B,Int.sub_emod,Int.mul_emod] norm_num at*

this.ind.intro

x

l

A

c

Y

2 * ↑l ≤ x + x + ↑⌊x⌋ ∧ x + x < 2 * ↑l - ↑⌊x⌋ + 1

B

∀ m < A, ↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑m * x ∧ x + ↑m * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)))

h✝

∑ x_1 ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑x_1 * x⌋ = (↑A + 1) * c - ⌊x + ↑A * x⌋

这个✝¹

∑ d ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑d * x⌋ = ∑ Q ∈ Finset.range A, (⌊x⌋ + 2 * (↑Q * (l - ⌊x⌋)))

这个✝

∑ d ∈ Finset.range A, ↑d = ↑A * (↑A - 1) / 2

这个

2 ∣ ↑A * (↑A - 1)

⊢ ↑⌊x⌋ + 2 * (↑A * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑A * x ∧ x + ↑A * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑A * (↑l - ↑⌊x⌋)))

norm_num[ Finset.sum_add_distrib,<-Finset.sum_mul, ←Finset.mul_sum _ _] at*

this.ind.intro

x

l

A

c

Y

2 * ↑l ≤ x + x + ↑⌊x⌋ ∧ x + x < 2 * ↑l - ↑⌊x⌋ + 1

B

∀ m < A, ↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑m * x ∧ x + ↑m * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑m * (↑l - ↑⌊x⌋)))

h✝

∑ x_1 ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑x_1 * x⌋ = (↑A + 1) * c - ⌊x + ↑A * x⌋

这个✝¹

∑ d ∈ Finset.range A, ↑d = ↑A * (↑A - 1) / 2

这个✝

2 ∣ ↑A * (↑A - 1)

这个

∑ d ∈ Finset.range A, ⌊x + ↑d * x⌋ = ↑A * ⌊x⌋ + 2 * ((∑ i ∈ Finset.range A, ↑i) * (l - ⌊x⌋))

⊢ ↑⌊x⌋ + 2 * (↑A * (↑l - ↑⌊x⌋)) ≤ x + ↑A * x ∧ x + ↑A * x < 1 + (↑⌊x⌋ + 2 * (↑A * (↑l - ↑⌊x⌋)))

rw[等价于加法等于]at*

this.ind.intro

总结
文章总结了对于所有实数α,使得对于每个正整数n,整数⌊α⌋ + ⌊2α⌋ + … + ⌊nα⌋是n的倍数的条件。解决方案是α是一个偶整数。证明分为两部分:首先证明形如2k的α都满足条件,然后证明左侧集合中的α都是偶整数。证明过程中使用了数学推导和逻辑推理。