Верно. Покажем, что любое натуральное число N можно представить в указанном виде (а значит, и отношение натуральных чисел будет представимо в таком виде). Если N = 1, можно написать, например, N = 2! / 2! По основной теореме арифметики любое натуральное число, большее 1, однозначно (с точностью до порядка сомножителей) представимо в виде произведения простых множителей: (alpha - номер простого числа; все простые числа расположены в порядке возрастания)
Докажем требуемое утверждение индукцией по alpha_k. База: Для alpha_k = 1 утверждение очевидно: первое простое число совпадает со своим факториалом: 2 = 2! Переход. Пусть для всех alpha_k < m утверждение задачи выполнено. Пусть N = Q * p^l, причем номер p равен m и Q не делится на p. 1) Q по предположению представимо в нужном виде. 2) Заметим, что p = p! / (p-1)!. (p-1)! не содержит простых чисел с номерами, не меньших m, так что по предположению индукции представимо в виде дроби нужного вида. Тогда и p!/(p-1)! представимо в нужном виде. 3) Остается перемножить дробь для Q и l дробей для p. Переход доказан.
А) да, может. Пример (на самом деле, единственный — с точностью до обратной перестановки) : 216, 252, 294, 343 (знаменатель прогрессии равен ⁷⁄₆)
б) нет, не может. Предположим, что такая прогрессия существует. Пусть первый член прогрессии равен A, знаменатель q = m/n — рациональное число, причём натуральные числа m и n взаимно просты (дробь несократима) . Для определённости будем считать прогрессию возрастающей, т. е. m>n (в противном случае достаточно записать члены прогрессии в обратном порядке) .
Тогда прогрессия будет выглядеть так: A, Am/n, Am²/n², Am³/n³, Am⁴/n⁴. Поскольку числа m и n взаимно просты, а последний член прогрессии является натуральным числом, то A делится нацело на n⁴: A = an⁴. Ещё раз запишем все члены прогрессии: an⁴, amn³, am²n², am³n, am⁴. Итак, нам нужно найти такие натуральные числа a, m, n, чтобы { an⁴ ≥ 210, { am⁴ ≤ 350, { m > n. Поскольку a≥1, то m⁴ ≤ 350; m≤4 (5⁴ = 625 — слишком много) . Значит, m/n≥(⁴⁄₃) ⇒ (m/n)⁴ ≥ (²⁵⁶⁄₈₁). Но ²⁵⁶⁄₈₁ > ³⁵⁰⁄₂₁₀ = ⁵⁄₃ (значения можно грубо оценить: в левой стороне неравенства число, большее 2, а в правой — число, меньшее 2).
А (m/n)⁴ ≤ ³⁵⁰⁄₂₁₀. Полученное противоречие доказывает невозможность выполнения условий задачи.
Покажем, что любое натуральное число N можно представить в указанном виде (а значит, и отношение натуральных чисел будет представимо в таком виде).
Если N = 1, можно написать, например, N = 2! / 2!
По основной теореме арифметики любое натуральное число, большее 1, однозначно (с точностью до порядка сомножителей) представимо в виде произведения простых множителей:
(alpha - номер простого числа; все простые числа расположены в порядке возрастания)
Докажем требуемое утверждение индукцией по alpha_k.
База: Для alpha_k = 1 утверждение очевидно: первое простое число совпадает со своим факториалом: 2 = 2!
Переход. Пусть для всех alpha_k < m утверждение задачи выполнено. Пусть N = Q * p^l, причем номер p равен m и Q не делится на p.
1) Q по предположению представимо в нужном виде.
2) Заметим, что p = p! / (p-1)!. (p-1)! не содержит простых чисел с номерами, не меньших m, так что по предположению индукции представимо в виде дроби нужного вида. Тогда и p!/(p-1)! представимо в нужном виде.
3) Остается перемножить дробь для Q и l дробей для p.
Переход доказан.