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证 明 题(数学·2020年11月·中国数学奥林匹克

设N*表示正整数集,求所有的函数f:N* → N*,使得对任意正整数x,y,均有f(f(x)+y)整除x+f(y).

解答提示

记f(f(x)+y)|f(x+f(y))为(*)式.① 若∃a≠b,f(a)=f(b),在(*)中取x=ab,有f(f(a)+y)|a-b 即 ∀x>f(a)有f(x)|(a-b),所以f(x)值域有限,设f(x)|N恒成立.设f(x)在x≥2处的值域为{a1<a2<a3<⋯<at}对充分大的y,存在x≥2,x∈N+,使(x+f(y),N)=1,代入(*)式有f(y+f(x))=1.即对每个y∈N+,y+a1,y+a2,…,y+ai之一记为y+b_y满足f(y+b_y )=1.对极大的M,考查1+b1,2+b2,…,(M-at )+b_(m-at ),在1~M中至少有f(x)=1的1+(M-at)/t个解,且必有两解差≤t,设为f(c)=f(d)=1.在(*)中取x...

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