Päevaülesanne

Juhuslik

Harjutuskomplekt

Balti Tee 1992 · Ülesanne 12

Kombinatoorika

Let N\mathbb{N} denote the set of positive integers. Let φ:N→N\varphi: \mathbb{N} \rightarrow \mathbb{N} be a bijective function and assume that there exists a finite limit

lim⁡n→∞φ(n)n=L\lim _{n \rightarrow \infty} \frac{\varphi(n)}{n}=L

What are the possible values of LL ?

Muuda valikut

Kui oled valmis

Ülevaatematerjal muutub kättesaadavaks järgmise päevaülesannete komplektiga.

Ülevaade

Teemad

Dirichlet’ printsiip ja ekstremaalargumendid

Lahendused

Lahendus

Solution: In this solution we allow LL to be ∞\infty as well. We show that L=1L=1 is the only possible value. Assume that L>1L>1. Then there exists a number NN such that for any n≥Nn \geq N we have φ(n)n>1\frac{\varphi(n)}{n}>1 and thus φ(n)≥n+1≥N+1\varphi(n) \geq n+1 \geq N+1. But then φ\varphi cannot be bijective, since the numbers 1,2,…,N−11,2, \ldots, N-1 cannot be bijectively mapped onto 1,2,…,N1,2, \ldots, N.

Now assume that L<1L<1. Since φ\varphi is bijective we clearly have φ(n)→∞\varphi(n) \rightarrow \infty as n→∞n \rightarrow \infty. Then

lim⁡n→∞φ−1(n)n=lim⁡n→∞φ−1(φ(n))φ(n)=lim⁡n→∞nφ(n)=1L>1,\lim _{n \rightarrow \infty} \frac{\varphi^{-1}(n)}{n}=\lim _{n \rightarrow \infty} \frac{\varphi^{-1}(\varphi(n))}{\varphi(n)}=\lim _{n \rightarrow \infty} \frac{n}{\varphi(n)}=\frac{1}{L}>1,

i.e., lim⁡n→∞φ−1(n)n>1\lim _{n \rightarrow \infty} \frac{\varphi^{-1}(n)}{n}>1, which is a contradiction since φ−1\varphi^{-1} is also bijective. (When L=0L=0 we interpret 1L\frac{1}{L} as ∞\infty ).

Võistluse kontekst

Balti Tee tulemused 1992

8 võistkonda

Keskmine tulemus
1,9 / 5
4 või 5 punkti
2 / 8
Eesti
0 / 5

Punktijaotus

03
12
20
31
40
52
Kõigi võistkondade punktid
VõistkondPunktid
Denmark5 / 5
St. Petersburg3 / 5
Poland0 / 5
Latvia5 / 5
Iceland1 / 5
Lithuania0 / 5
Estonia0 / 5
Sweden1 / 5