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关于用反证法证明方程$a!+b!=c!$仅有4组解的有效性确认

用反证法证明方程$a!+b!=c!$仅有4组解的有效性确认

嘿,我来帮你捋捋这个反证法思路靠不靠谱哈!

首先先把已知的解情况理清楚:

  • 当$c=0$和$c=1$时,方程$a!+b!=c!$没有任何解
  • 当$c=2$时,能明确找到4组解:$(0, 0, 2)$、$(0, 1, 2)$、$(1, 0, 2)$、$(1, 1, 2)$

接下来看你用的反证法开局:
你假设存在超过4组解,这等价于假设至少有一组解满足$c>2$——这个假设完全符合反证法的逻辑,因为要推翻“只有4组解”的结论,就必须存在$c>2$的解,这个切入点选得很准。

然后你从$c! = a! + b!$推出$c! > a!$,进而得到$(c-1)! \geq a!$,这个推导步骤也是完全成立的,阶乘的单调性($n$越大$n!$越大)在这里用得很对。

其实你这个反证法的框架已经搭得很扎实了,只需要补全后续的矛盾推导就能完成证明:比如咱们可以假设$a \leq b < c$,把方程两边同时除以$b!$,得到$\frac{c!}{b!} = \frac{a!}{b!} + 1$。因为$c>2$且$b < c$,$\frac{c!}{b!}$是$c \times (c-1) \times ... \times (b+1)$,这个数当$c \geq 3$时至少是3;而右边因为$a \leq b$,$\frac{a!}{b!}$是小于等于1的正有理数,所以右边最大是2,左边至少是3,这就直接引出了矛盾。这就说明咱们之前的假设(存在$c>2$的解)不成立,也就证明了原方程确实只有那4组解。

总的来说,你目前的反证法思路完全有效,后续补全矛盾推导就能形成完整的严谨证明啦!

备注:内容来源于stack exchange,提问作者Agung Izzul Haq

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