Антье и ее окружение
Андреев А.А., Савин А.Н.
Антье и ее свойства
Целой частью действительного числа x называется наибольшее целое число, не превосходящее x. Обозначается целая часть x символом "[x]". Далее целую часть x будем также называть "антье" (от франц. entire -целый). Например: [3,5]=3, [-3,5]=-4, [3]=3, [-5]=-5.
Наряду с целой частью числа существует понятие дробной части числа, которая обозначается "{x}" и определяется следующим образом: {x} = x-[x]. Так {3,5}=0.5, {-3,5}=-0.5, {5}=0, {-5}=0. Очевидно, что для любого действительного числа x выполняется двойное неравенство:0 Ј {x} < 1.
Антье обладает различными свойствами. Перечислим некоторые из них.
1. Если x і 0, то [x] і 0. Если x < 0, то [x] < 0.
2. Если p - целое число, то [x+p] = [x]+p.
Так как дробная часть числа x равна дробной части числа x+p, то из равенства {x+p} = {x} следует x+p-[x+p] = x-[x], откуда получаем [x+p] = [x]+p.
3. Для любых двух действительных чисел a и b справедливо [a+b] і [a]+[b].
Действительно, a = [a]+{a}, b = [b]+{b}. Следовательно, a+b = [a]+[b]+{a}+ {b}. Так как[a] и [b] - целые числа, то по свойству 2
[a+b] = [[a]+ [b]+{a}+{b}] = [a]+[b]+[{a}+ {b}] і [a]+ [b],
потому что {a}, {b} і 0 и по свойству 1 [{a}+ {b}] і 0.
Свойство 3 распространяется также на любое конечное число действительных чисел:
[a+b+...+w] і [a]+[b]+...+ [w].
4. Если [x] = [y], то |x-y| < 1.
Так как x = [x]+{x}, y = [y]+{y}, то |x-y| = |[x]+{x}-[y]-{y}| = |{x}-{y}| <1. Последнее неравенство следует из того, что дробная часть числа больше или равна нулю и меньше единицы. Следовательно, разность дробных частей двух чисел больше -1 и меньше 1, а модуль этой разности меньше 1. Отсюда |x-y| < 1.
5. Если n - натуральное число, то для любого действительного x выполняется
|
Так как x = nq+r+a, 0 Ј r < n, a = {x}, то
é ê ë | [x ] n | ù ú û | = | é ê ë | nq +r n | ù ú û | = | é ê ë | q + | r n | ù ú û | = q | é ê ë | x n | ù ú û | = | é ê ë | nq +r +a n | ù ú û | = | é ê ë | q + | r +a n | ù ú û | = q . |
Теперь, познакомившись с целой и дробной частью, можно рассмотреть следующий
Пример 1. Доказать, что для всех вещественных a и b выполняется неравенство
|
Решение.
Пусть [a+b] = [a]+[b]+e3 ; [2a] = 2[a]+e1 ; [2b] = 2[b]+e2 ; где ei - целое. Покажем, что e3 равно 0 или 1. Имеет место неравенство
|
Отсюда получаем, что -1 < e3 < 2, откуда e3 = 0 или e3 = 1, то же верно для e1 , e2 . Рассмотрим разность
|
Осталось показать, что e1 +e2 -e3 і 0, ei = 0 или 1. Это неравенство может быть нарушено только при e1 = e2 = 0 и e3 = 1. Покажем, что это невозможно. Если e1 = 0 то [2a] = 2[a], т.е. a = N+d, где N - целое, а 0 Ј d < 0,5, аналогично, b = K+l, где K - целое, а 0 Ј l < 0,5, но тогда [a+b] = N+K = [a]+[b], т.е.e3 = 0. Мы пришли к противоречию, следовательно [a]+[a+b]+[b] Ј [2a]+[2b], что и требовалось доказать.
Пример 2. Найдите