西田尚史さんの問題の解答編(14)

補題
(2α,a+bi,2β) を U の元として
φ(2α,a+bi,2β) = (2α,a+bi,2β) とすると
(2α,a+bi,2β) = (2,3,4) である。

補題
(2α,a+bi,2β) を U の元として
φ(2α,a+bi,2β) = (2α',a'+b'i,2β') とし
α',a',b',β' が全て整数とすると α,a,b,β も整数である。

補題
(2α,a+bi,2β) を U の元とする。このとき、 自然数 n で
φn+1(2α,a+bi,2β) = φn(2α,a+bi,2β) を満たすものが存在する。

以上の3つの補題を使えば
(2α,a+bi,2β) を U の元とするとき
β が整数であることが示される。
これは西田尚史さんの主張が正しいことを意味している。
(証明終わり)

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