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集合の相等の証明?の仕方を教えてください。

整数全体の集合をZとするとき、次の問いに答えよ。 集合Xを  X={5m+7n|m,n∈Z} とするとき、X=Zであることを示せ。 という問題です。 解答 [1]k∈X ならば k=5m+7n(m,n∈Z)と表される。   5m+7n∈Z であるから k∈Z   よって、k∈X ならば k∈Z であるから X⊂Z ここまでは作ったのですが、 [2]z∈Zとする。   z=○z-○z などとして、そこから Z⊂X を証明するための計算を作れません。 どのような方法が可能でしょうか? よろしくお願いします。   

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  • rabbit_cat
  • ベストアンサー率40% (829/2062)
回答No.3

証明自体はよいと思います。 ユークリッドの互除法は z=15z-14z=5・(3z)+7・(-2z) という、一見、かなりトリッキーな式変形を行っているところ、 で使います。 まあ、 X={5m+7n|m,n∈Z} なら、まあ目分量でもなんとかなるでしょうが、 たとえば、 X={1234567m+7654321n|m,n∈Z} として、全く同じ問題がでたら、どうでしょう。 以下、一応、トリッキーな部分の概略 まず、1234567と7654321の最大公約数をユークリッドの互除法で求めます。 246919 = 7654321 - 6×1234567 …(1) 246891 = 1234567 - 4×246919 …(2) 28 = 246919 - 246891 …(3) 15 = 246891 - 8817×28 …(4) 13 = 28 - 15 …(5) 2 = 15 - 13 …(6) 1 = 13 - 6×2 …(7) で、 (1)の左辺を(2)の右辺に代入 (2)の左辺を(3)の右辺に代入 … (6)の左辺を(7)の右辺に代入 ってやっていって、整理すると 573192×7654321 - 3553793×1234567 = 1 ってことがわかります。 後は、同じです。

myuumin
質問者

お礼

どうもありがとうございます。 4桁の数(例えば、2952と1368)だと 2942=1368×2+216 1368=216×6+72 216=72×3+0 なので 72=1368-216×6  =1368-(2952-1368×2)×6  =1368×13+2952×(-6) と計算できるのですが、 1234567と7654321のような7桁の数になると 計算が複雑で行き詰ってしまいました。。。 エクセレントな計算方法を教えていただけるとうれしいです♪

その他の回答 (2)

  • rabbit_cat
  • ベストアンサー率40% (829/2062)
回答No.2

一応、証明の流れを書いておくと、 m=3,n=-2とすると、 5m+7n = 1 です。(実際には、こういうm,nの組を見つけるのに、ユークリッド互助法を使います) というわけで、 z∈Z に対して、 m=3z,n=-2z とすれば z = 5m+7n

myuumin
質問者

お礼

回答ありがとうございます。 昨夜、赤チャートの方法に基づいて解いてみたのですが rabbit_catさんのおっしゃるようにできていますか?

  • kabaokaba
  • ベストアンサー率51% (724/1416)
回答No.1

X⊂Zであることは証明するまでもないでしょう 逆の包含関係は 互いに素な整数の有名な性質そのものです. ユークッリドの互除法そのものです.

myuumin
質問者

お礼

回答、ありがとうございます。 赤チャートのやり方に習って なんとかやってみました。 解答 [1]k∈X ならば k=5m+7n(m,n∈Z)と表される。   5m+7n∈Z であるから k∈Z   よって、k∈X ならば k∈Z であるから X⊂Z [2]z∈Zとする。 のつづき  z=15z-14z=5・(3z)+7・(-2z) であり、  3z∈Z,-2z∈Z であるから z∈X  よって、 z∈Z ならば z∈X であるから Z⊂X [1]、[2]から X=Z ここにユークリッドの互除法がたぶん使われているということなんですね。 もう少し勉強してみます!  

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