IMO 2010 · Problem 6
Let \(a_1,a_2,a_3,\ldots\) be a sequence of positive real numbers. Suppose that for some positive integer \(s\), we have \[ a_n=\max\{a_k+a_{n-k}\mid 1\le k\le n-1\} \] for all \(n>s\). Prove that there exist positive integers \(\ell\) and \(N\), with \(\ell\le s\) and such that \(a_n=a_\ell+a_{n-\ell}\) for all \(n\ge N\).
Official text of the problem. Official problem paper (PDF)
Solution
Set \[ c=\max_{1\le i\le s}\frac{a_i}{i}, \] and choose \(\ell\in\{1,\ldots,s\}\) such that \(a_\ell=c\ell\). Define \[ b_n=cn-a_n\qquad(n\ge1). \] Then \(b_1,\ldots,b_s\) are nonnegative and \(b_\ell=0\). The given recurrence becomes \[ b_n=\min_{1\le k\le n-1}(b_k+b_{n-k}) \qquad(n>s). \tag{1} \]
We first show that every \(b_n\) is a nonnegative integer linear combination of \(b_1,\ldots,b_s\). This is immediate for \(n\le s\). For \(n>s\), choose an index \(k\) attaining the minimum in (1). Both \(k\) and \(n-k\) are smaller than \(n\), so the induction hypothesis expresses \(b_k\) and \(b_{n-k}\) as such combinations; adding them gives the required expression for \(b_n\). In particular, \[ b_n\ge0\qquad(n\ge1). \tag{2} \]
Let \[ M=\max_{1\le i\le s}b_i. \] For every \(n>s\), we have \(n>\ell\), so taking \(k=\ell\) in (1) gives \[ b_n\le b_\ell+b_{n-\ell}=b_{n-\ell}. \tag{3} \] Induction on \(n\), starting with \(1\le n\le s\), therefore yields \[ 0\le b_n\le M\qquad(n\ge1). \tag{4} \]
Consequently, the sequence \((b_n)\) takes only finitely many distinct values. Indeed, write any term as \[ b_n=\sum_{i=1}^{s}m_i b_i, \qquad m_i\in\mathbb Z_{\ge0}. \] For each \(i\) with \(b_i>0\), nonnegativity and (4) imply \[ m_i\le \left\lfloor\frac{M}{b_i}\right\rfloor. \] Thus there are only finitely many possibilities for the coefficients of the positive \(b_i\), while terms with \(b_i=0\) do not affect the sum. This also covers the case when all \(b_i\) are zero.
By (3), along each residue class modulo \(\ell\), the terms \(b_n\) are eventually nonincreasing. Since they belong to a finite set, each of these \(\ell\) subsequences must eventually be constant. Hence there is a positive integer \(N>s\) such that \[ b_n=b_{n-\ell}\qquad(n\ge N). \] Using \(a_\ell=c\ell\), we conclude that for every \(n\ge N\), \[ a_n=cn-b_n =c\ell+c(n-\ell)-b_{n-\ell} =a_\ell+a_{n-\ell}. \] The chosen \(\ell\) satisfies \(1\le\ell\le s\), as required. \(\square\)
The solution was checked against the official IMO shortlist solutions.
IMO 2010 · Aufgabe 6
Es sei \(a_1,a_2,a_3,\ldots\) eine Folge positiver reeller Zahlen. Ferner sei \(s\) eine positive ganze Zahl, so dass \[ a_n=\max\{a_k+a_{n-k}\mid 1\le k\le n-1\} \] für alle \(n>s\) gilt. Man beweise, dass es positive ganze Zahlen \(N\) und \(\ell\) mit \(\ell\le s\) derart gibt, dass \(a_n=a_\ell+a_{n-\ell}\) für alle \(n\ge N\) gilt.
Offizieller deutscher Aufgabentext. Offizielles Aufgabenblatt (PDF)
Lösung
Wir setzen \[ c=\max_{1\le i\le s}\frac{a_i}{i}, \] und wählen \(\ell\in\{1,\ldots,s\}\) so, dass \(a_\ell=c\ell\). Wir definieren \[ b_n=cn-a_n\qquad(n\ge1). \] Dann sind \(b_1,\ldots,b_s\) nichtnegativ, und es gilt \(b_\ell=0\). Die gegebene Rekursion wird zu \[ b_n=\min_{1\le k\le n-1}(b_k+b_{n-k}) \qquad(n>s). \tag{1} \]
Wir zeigen zunächst, dass jedes \(b_n\) eine Linearkombination von \(b_1,\ldots,b_s\) mit nichtnegativen ganzzahligen Koeffizienten ist. Für \(n\le s\) ist dies unmittelbar klar. Für \(n>s\) wählen wir einen Index \(k\), bei dem das Minimum in (1) angenommen wird. Sowohl \(k\) als auch \(n-k\) sind kleiner als \(n\), sodass sich nach der Induktionsvoraussetzung \(b_k\) und \(b_{n-k}\) als solche Linearkombinationen darstellen lassen; durch Addition erhalten wir die gewünschte Darstellung für \(b_n\). Insbesondere gilt \[ b_n\ge0\qquad(n\ge1). \tag{2} \]
Sei \[ M=\max_{1\le i\le s}b_i. \] Für jedes \(n>s\) gilt \(n>\ell\), sodass wir durch die Wahl \(k=\ell\) in (1) erhalten: \[ b_n\le b_\ell+b_{n-\ell}=b_{n-\ell}. \tag{3} \] Induktion über \(n\), mit dem Induktionsanfang \(1\le n\le s\), liefert daher \[ 0\le b_n\le M\qquad(n\ge1). \tag{4} \]
Folglich nimmt die Folge \((b_n)\) nur endlich viele verschiedene Werte an. Dazu schreiben wir ein beliebiges Glied als \[ b_n=\sum_{i=1}^{s}m_i b_i, \qquad m_i\in\mathbb Z_{\ge0}. \] Für jedes \(i\) mit \(b_i>0\) folgen aus der Nichtnegativität und (4) \[ m_i\le \left\lfloor\frac{M}{b_i}\right\rfloor. \] Somit gibt es nur endlich viele Möglichkeiten für die Koeffizienten der positiven \(b_i\), während Terme mit \(b_i=0\) die Summe nicht beeinflussen. Dies schließt auch den Fall ein, dass alle \(b_i\) gleich null sind.
Nach (3) sind die Glieder \(b_n\) innerhalb jeder Restklasse modulo \(\ell\) von einem gewissen Index an monoton nicht steigend. Da sie einer endlichen Menge angehören, muss jede dieser \(\ell\) Teilfolgen von einem gewissen Index an konstant sein. Daher gibt es eine positive ganze Zahl \(N>s\), sodass \[ b_n=b_{n-\ell}\qquad(n\ge N). \] Mit \(a_\ell=c\ell\) schließen wir, dass für jedes \(n\ge N\) gilt: \[ a_n=cn-b_n =c\ell+c(n-\ell)-b_{n-\ell} =a_\ell+a_{n-\ell}. \] Das gewählte \(\ell\) erfüllt \(1\le\ell\le s\), wie gefordert. \(\square\)
Die Lösung wurde mit den offiziellen Lösungen der IMO-Shortlist abgeglichen.
IMO 2010 · Soru 6
\(a_1,a_2,a_3,\ldots\) bir pozitif gerçel sayılar dizisi olsun. Her \(n>s\) için, \[ a_n=\max\{\,a_k+a_{n-k}\mid 1\le k\le n-1\,\} \] olmasını sağlayan bir \(s\) pozitif tam sayısı bulunduğunu varsayalım. \(\ell\le s\) ve her \(n\ge N\) için, \(a_n=a_\ell+a_{n-\ell}\) olacak biçimde \(\ell\) ve \(N\) pozitif tam sayılarının bulunduğunu kanıtlayınız.
Sorunun resmi Türkçe metni. Resmi soru kâğıdı (PDF)
Çözüm
\[ c=\max_{1\le i\le s}\frac{a_i}{i}, \] olsun ve \(a_\ell=c\ell\) olacak biçimde \(\ell\in\{1,\ldots,s\}\) seçelim. \[ b_n=cn-a_n\qquad(n\ge1) \] olarak tanımlayalım. O zaman \(b_1,\ldots,b_s\) negatif değildir ve \(b_\ell=0\) olur. Verilen bağıntı \[ b_n=\min_{1\le k\le n-1}(b_k+b_{n-k}) \qquad(n>s) \tag{1} \] haline gelir.
Önce her \(b_n\) nin, \(b_1,\ldots,b_s\) nin negatif olmayan tam sayı katsayılı bir doğrusal birleşimi olduğunu gösterelim. Bu, \(n\le s\) için açıktır. \(n>s\) için, (1) deki minimumun elde edildiği bir \(k\) indisi seçelim. Hem \(k\) hem de \(n-k\), \(n\) den küçüktür; dolayısıyla tümevarım varsayımı \(b_k\) ve \(b_{n-k}\) yi bu tür birleşimler olarak ifade eder; bunları toplamak \(b_n\) için istenen ifadeyi verir. Özel olarak, \[ b_n\ge0\qquad(n\ge1). \tag{2} \]
\[ M=\max_{1\le i\le s}b_i \] olsun. Her \(n>s\) için \(n>\ell\) olduğundan, (1) de \(k=\ell\) almak \[ b_n\le b_\ell+b_{n-\ell}=b_{n-\ell} \tag{3} \] sonucunu verir. Dolayısıyla, \(1\le n\le s\) ile başlayarak \(n\) üzerinden tümevarım yapmak \[ 0\le b_n\le M\qquad(n\ge1) \tag{4} \] sonucunu verir.
Sonuç olarak, \((b_n)\) dizisi yalnızca sonlu sayıda farklı değer alır. Gerçekten, herhangi bir terimi \[ b_n=\sum_{i=1}^{s}m_i b_i, \qquad m_i\in\mathbb Z_{\ge0} \] biçiminde yazalım. \(b_i>0\) olan her \(i\) için, negatif olmama ve (4) koşulları \[ m_i\le \left\lfloor\frac{M}{b_i}\right\rfloor \] eşitsizliğini verir. Böylece pozitif \(b_i\) lerin katsayıları için yalnızca sonlu sayıda olasılık vardır; \(b_i=0\) olan terimler ise toplamı etkilemez. Bu, tüm \(b_i\) lerin sıfır olduğu durumu da kapsar.
(3) gereği, \(\ell\) modülüne göre her kalan sınıfı boyunca \(b_n\) terimleri bir yerden sonra artmayandır. Sonlu bir kümeye ait olduklarından, bu \(\ell\) alt dizinin her biri bir yerden sonra sabit olmalıdır. Dolayısıyla \[ b_n=b_{n-\ell}\qquad(n\ge N) \] olacak biçimde bir \(N>s\) pozitif tam sayısı vardır. \(a_\ell=c\ell\) eşitliğini kullanarak, her \(n\ge N\) için \[ a_n=cn-b_n =c\ell+c(n-\ell)-b_{n-\ell} =a_\ell+a_{n-\ell} \] sonucuna varırız. Seçilen \(\ell\), istendiği gibi, \(1\le\ell\le s\) koşulunu sağlar. \(\square\)
Çözüm, resmi IMO shortlist çözümleriyle karşılaştırılarak kontrol edildi.
IMO 2010 · Problema 6
Sea \(a_1,a_2,a_3,\ldots\) una sucesión de números reales positivos. Se tiene que para algún entero positivo \(s\), \[ a_n=\max\{a_k+a_{n-k}\text{ tal que }1\le k\le n-1\} \] para todo \(n>s\). Demuestre que existen enteros positivos \(\ell\) y \(N\), con \(\ell\le s\), tales que \(a_n=a_\ell+a_{n-\ell}\) para todo \(n\ge N\).
Texto oficial en español del problema. Enunciado oficial (PDF)
Solución
Sea \[ c=\max_{1\le i\le s}\frac{a_i}{i}, \] y elijamos \(\ell\in\{1,\ldots,s\}\) tal que \(a_\ell=c\ell\). Definamos \[ b_n=cn-a_n\qquad(n\ge1). \] Entonces \(b_1,\ldots,b_s\) son no negativos y \(b_\ell=0\). La recurrencia dada se convierte en \[ b_n=\min_{1\le k\le n-1}(b_k+b_{n-k}) \qquad(n>s). \tag{1} \]
Primero demostraremos que cada \(b_n\) es una combinación lineal de \(b_1,\ldots,b_s\) con coeficientes enteros no negativos. Esto es inmediato para \(n\le s\). Para \(n>s\), elijamos un índice \(k\) que alcance el mínimo en (1). Tanto \(k\) como \(n-k\) son menores que \(n\), por lo que la hipótesis de inducción expresa \(b_k\) y \(b_{n-k}\) como combinaciones de este tipo; al sumarlas se obtiene la expresión requerida para \(b_n\). En particular, \[ b_n\ge0\qquad(n\ge1). \tag{2} \]
Sea \[ M=\max_{1\le i\le s}b_i. \] Para todo \(n>s\), tenemos \(n>\ell\), por lo que al tomar \(k=\ell\) en (1) se obtiene \[ b_n\le b_\ell+b_{n-\ell}=b_{n-\ell}. \tag{3} \] Por tanto, la inducción sobre \(n\), comenzando con \(1\le n\le s\), da \[ 0\le b_n\le M\qquad(n\ge1). \tag{4} \]
En consecuencia, la sucesión \((b_n)\) toma sólo un número finito de valores distintos. En efecto, escribamos cualquier término como \[ b_n=\sum_{i=1}^{s}m_i b_i, \qquad m_i\in\mathbb Z_{\ge0}. \] Para cada \(i\) con \(b_i>0\), la no negatividad y (4) implican \[ m_i\le \left\lfloor\frac{M}{b_i}\right\rfloor. \] Así, sólo hay un número finito de posibilidades para los coeficientes de los \(b_i\) positivos, mientras que los términos con \(b_i=0\) no afectan a la suma. Esto también abarca el caso en el que todos los \(b_i\) son cero.
Por (3), en cada clase de restos módulo \(\ell\), los términos \(b_n\) forman una sucesión no creciente a partir de cierto punto. Como pertenecen a un conjunto finito, cada una de estas \(\ell\) subsucesiones debe ser constante a partir de cierto punto. Por tanto, existe un entero positivo \(N>s\) tal que \[ b_n=b_{n-\ell}\qquad(n\ge N). \] Usando \(a_\ell=c\ell\), concluimos que, para todo \(n\ge N\), \[ a_n=cn-b_n =c\ell+c(n-\ell)-b_{n-\ell} =a_\ell+a_{n-\ell}. \] El \(\ell\) elegido satisface \(1\le\ell\le s\), como se quería demostrar. \(\square\)
La solución se comprobó con las soluciones oficiales de la shortlist de la IMO.
IMO 2010 · 问题 6
设 \(a_1,a_2,a_3,\cdots\) 是一个正实数数列。假设存在某个固定的正整数 \(s\),使得对所有的 \(n>s\),有 \[ a_n=\max\{a_k+a_{n-k}\mid 1\le k\le n-1\}. \] 证明:存在正整数 \(l\) 和 \(N\),\(l\le s\),使得对所有的 \(n\ge N\) 都有 \(a_n=a_l+a_{n-l}\)。
题目为官方中文译本。 官方试卷 (PDF)
解答
令 \[ c=\max_{1\le i\le s}\frac{a_i}{i}, \] 并选取 \(\ell\in\{1,\ldots,s\}\),使得 \(a_\ell=c\ell\)。定义 \[ b_n=cn-a_n\qquad(n\ge1). \] 则 \(b_1,\ldots,b_s\) 均非负,且 \(b_\ell=0\)。题设递推关系变为 \[ b_n=\min_{1\le k\le n-1}(b_k+b_{n-k}) \qquad(n>s). \tag{1} \]
我们先证明,每个 \(b_n\) 都是 \(b_1,\ldots,b_s\) 的非负整数线性组合。当 \(n\le s\) 时,这显然成立。当 \(n>s\) 时,选取使 (1) 中最小值取到的下标 \(k\)。\(k\) 与 \(n-k\) 都小于 \(n\),所以由归纳假设,\(b_k\) 和 \(b_{n-k}\) 都可表示为这样的线性组合;将两者相加便得到 \(b_n\) 所需的表示。特别地, \[ b_n\ge0\qquad(n\ge1). \tag{2} \]
令 \[ M=\max_{1\le i\le s}b_i. \] 对于每个 \(n>s\),都有 \(n>\ell\),所以在 (1) 中取 \(k=\ell\),得 \[ b_n\le b_\ell+b_{n-\ell}=b_{n-\ell}. \tag{3} \] 因此,以 \(1\le n\le s\) 为初始情形,对 \(n\) 进行归纳可得 \[ 0\le b_n\le M\qquad(n\ge1). \tag{4} \]
从而,数列 \((b_n)\) 只能取有限多个不同的值。事实上,将任意一项写成 \[ b_n=\sum_{i=1}^{s}m_i b_i, \qquad m_i\in\mathbb Z_{\ge0}. \] 对于每个满足 \(b_i>0\) 的 \(i\),由非负性及 (4) 可得 \[ m_i\le \left\lfloor\frac{M}{b_i}\right\rfloor. \] 因此,正的 \(b_i\) 的系数只有有限多种可能,而 \(b_i=0\) 的项不影响总和。这也包含了所有 \(b_i\) 均为零的情形。
由 (3),在模 \(\ell\) 的每个剩余类中,各项 \(b_n\) 从某一项起单调不增。由于这些项属于一个有限集合,这 \(\ell\) 个子数列中的每一个都必定从某一项起为常数。因此,存在正整数 \(N>s\),使得 \[ b_n=b_{n-\ell}\qquad(n\ge N). \] 利用 \(a_\ell=c\ell\),可知对于每个 \(n\ge N\),都有 \[ a_n=cn-b_n =c\ell+c(n-\ell)-b_{n-\ell} =a_\ell+a_{n-\ell}. \] 所选的 \(\ell\) 满足 \(1\le\ell\le s\),得证。\(\square\)
解答已与 IMO 官方预选题(shortlist)解答核对。
IMO 2010 · Задача 6
Дана последовательность \(a_1,a_2,a_3,\ldots\), состоящая из положительных действительных чисел. Известно, что для некоторого фиксированного целого положительного \(s\) при всех \(n>s\) выполняется равенство \[ a_n=\max\{a_k+a_{n-k}\mid 1\le k\le n-1\}. \] Докажите, что существуют целые положительные числа \(\ell\) и \(N\) такие, что \(\ell\le s\), и \(a_n=a_\ell+a_{n-\ell}\) при всех \(n\ge N\).
Официальный русский текст задачи. Официальный текст задач (PDF)
Решение
Положим \[ c=\max_{1\le i\le s}\frac{a_i}{i}, \] и выберем \(\ell\in\{1,\ldots,s\}\) так, чтобы \(a_\ell=c\ell\). Определим \[ b_n=cn-a_n\qquad(n\ge1). \] Тогда \(b_1,\ldots,b_s\) неотрицательны и \(b_\ell=0\). Данное рекуррентное соотношение принимает вид \[ b_n=\min_{1\le k\le n-1}(b_k+b_{n-k}) \qquad(n>s). \tag{1} \]
Сначала покажем, что каждое \(b_n\) является линейной комбинацией \(b_1,\ldots,b_s\) с целыми неотрицательными коэффициентами. При \(n\le s\) это очевидно. Для \(n>s\) выберем индекс \(k\), на котором достигается минимум в (1). И \(k\), и \(n-k\) меньше \(n\), поэтому по предположению индукции \(b_k\) и \(b_{n-k}\) представимы в виде таких комбинаций; складывая их, получаем требуемое представление для \(b_n\). В частности, \[ b_n\ge0\qquad(n\ge1). \tag{2} \]
Пусть \[ M=\max_{1\le i\le s}b_i. \] Для каждого \(n>s\) имеем \(n>\ell\), поэтому, взяв \(k=\ell\) в (1), получаем \[ b_n\le b_\ell+b_{n-\ell}=b_{n-\ell}. \tag{3} \] Следовательно, индукцией по \(n\) с начальными случаями \(1\le n\le s\) получаем \[ 0\le b_n\le M\qquad(n\ge1). \tag{4} \]
Таким образом, последовательность \((b_n)\) принимает лишь конечное число различных значений. Действительно, представим любой её член в виде \[ b_n=\sum_{i=1}^{s}m_i b_i, \qquad m_i\in\mathbb Z_{\ge0}. \] Для каждого \(i\), при котором \(b_i>0\), из неотрицательности и (4) следует \[ m_i\le \left\lfloor\frac{M}{b_i}\right\rfloor. \] Значит, для коэффициентов при положительных \(b_i\) имеется лишь конечное число возможностей, а слагаемые с \(b_i=0\) не влияют на сумму. Это рассуждение охватывает и случай, когда все \(b_i\) равны нулю.
По (3) в каждом классе вычетов по модулю \(\ell\) члены \(b_n\), начиная с некоторого места, не возрастают. Поскольку они принадлежат конечному множеству, каждая из этих \(\ell\) подпоследовательностей должна начиная с некоторого места быть постоянной. Следовательно, существует целое положительное число \(N>s\) такое, что \[ b_n=b_{n-\ell}\qquad(n\ge N). \] Используя \(a_\ell=c\ell\), заключаем, что для каждого \(n\ge N\) \[ a_n=cn-b_n =c\ell+c(n-\ell)-b_{n-\ell} =a_\ell+a_{n-\ell}. \] Выбранное \(\ell\) удовлетворяет условию \(1\le\ell\le s\), что и требовалось доказать. \(\square\)
Решение проверено по официальным решениям шортлиста IMO.
IMO 2010 · المسألة 6
لتكن \(a_1,a_2,a_3,\ldots\) متتالية من الأعداد الحقيقية الموجبة. ليكن \(s\) عدداً صحيحاً موجباً، و لنجعل \[ a_n=\max\{a_k+a_{n-k}:1\le k\le n-1\} \] لكل \(n>s\). برهن على وجود عددين صحيحين موجبين \(N\) و \(\ell\)، بحيث \(\ell\le s\) و \(a_n=a_\ell+a_{n-\ell}\) لكل \(n\ge N\).
نص المسألة هو الترجمة العربية الرسمية. ورقة المسائل الرسمية (PDF)
الحل
لنضع \[ c=\max_{1\le i\le s}\frac{a_i}{i}, \] ولنختر \(\ell\in\{1,\ldots,s\}\) بحيث \(a_\ell=c\ell\). نعرّف \[ b_n=cn-a_n\qquad(n\ge1). \] عندئذ تكون \(b_1,\ldots,b_s\) غير سالبة و\(b_\ell=0\). وتصبح العلاقة التراجعية المعطاة \[ b_n=\min_{1\le k\le n-1}(b_k+b_{n-k}) \qquad(n>s). \tag{1} \]
نبيّن أولًا أن كل \(b_n\) تركيب خطي من \(b_1,\ldots,b_s\) بمعاملات صحيحة غير سالبة. وهذا مباشر عندما \(n\le s\). ولـ\(n>s\)، نختار دليلًا \(k\) تتحقق عنده القيمة الصغرى في (1). كل من \(k\) و\(n-k\) أصغر من \(n\)، لذا فإن فرضية الاستقراء تعبّر عن \(b_k\) و\(b_{n-k}\) بتركيبين من هذا النوع؛ وبجمعهما نحصل على التعبير المطلوب لـ\(b_n\). وعلى وجه الخصوص، \[ b_n\ge0\qquad(n\ge1). \tag{2} \]
ليكن \[ M=\max_{1\le i\le s}b_i. \] لكل \(n>s\)، لدينا \(n>\ell\)، لذا فإن أخذ \(k=\ell\) في (1) يعطي \[ b_n\le b_\ell+b_{n-\ell}=b_{n-\ell}. \tag{3} \] وعليه، فإن الاستقراء على \(n\)، بدءًا من \(1\le n\le s\)، يعطي \[ 0\le b_n\le M\qquad(n\ge1). \tag{4} \]
وبالتالي، لا تأخذ المتتالية \((b_n)\) إلا عددًا منتهيًا من القيم المختلفة. بالفعل، لنكتب أي حد على الصورة \[ b_n=\sum_{i=1}^{s}m_i b_i, \qquad m_i\in\mathbb Z_{\ge0}. \] لكل \(i\) يحقق \(b_i>0\)، ينتج من عدم السلبية ومن (4) أن \[ m_i\le \left\lfloor\frac{M}{b_i}\right\rfloor. \] إذن لا يوجد إلا عدد منتهٍ من الاحتمالات لمعاملات \(b_i\) الموجبة، بينما الحدود التي فيها \(b_i=0\) لا تؤثر في المجموع. ويشمل هذا أيضًا الحالة التي تكون فيها جميع \(b_i\) أصفارًا.
بحسب (3)، تكون الحدود \(b_n\) ضمن كل صنف بواقٍ بترديد \(\ell\) غير متزايدة ابتداءً من موضع ما. ولأنها تنتمي إلى مجموعة منتهية، فلا بد أن تصبح كل متتالية جزئية من هذه المتتاليات الجزئية الـ\(\ell\) ثابتة ابتداءً من موضع ما. ومن ثم يوجد عدد صحيح موجب \(N>s\) بحيث \[ b_n=b_{n-\ell}\qquad(n\ge N). \] وباستخدام \(a_\ell=c\ell\)، نستنتج أنه لكل \(n\ge N\)، \[ a_n=cn-b_n =c\ell+c(n-\ell)-b_{n-\ell} =a_\ell+a_{n-\ell}. \] وتحقق \(\ell\) المختارة \(1\le\ell\le s\)، كما هو مطلوب. \(\square\)
تمت مراجعة الحل بمقارنته بالحلول الرسمية لقائمة IMO المختصرة.