[문제 1] 모범답안
[1] R0={3k∣k는 정수},R1={3k+1∣k는 정수},R2={3k+2∣k는 정수}이다. 임의의 정수 a는 3으로 나눌 때 나머지가 0 또는 1 또는 2이므로 a∈R0 또는 a∈R1 또는 a∈R2 이다. 따라서 R0∪R1∪R2=Z 이다.
[2] a∈Ri∩Rj라고 하면 적당한 정수 m,n에 대하여 a=3m+i=3n+j로 나타낼 수 있으므로 3(m−n)=j−i이다. 따라서 j−i는 3의 배수이고 0≤i≤2,0≤j≤2이므로 i=j이다. 그러므로 i=j이면, Ri∩Rj=∅이다.
[3] 집합 Ri가 <성질 1>을 만족한다면 a,b∈Ri, b=0에 대하여 적당한 원소 c,d∈Ri가 존재하여 a=b⋅c+d가 성립한다. 그런데 a=3k+i,b=3m+i,c=3n+i,d=3p+i 인 정수 k,m,n,p가 존재하므로 3k+i=(3m+i)(3n+i)+(3p+i)=3q+i2+i 인 정수 q가 존재한다. 따라서 3(k−q)=i2 이고 i2은 3의 배수이므로 i=0이다. 또한 R0에 속하는 원소 3k,3m에 대하여 원소 3n,3(k−mn)∈R0이 존재하여 등식 3k=(3m)(3n)+3(k−3mn)이 성립하므로 <성질 1>을 만족하는 집합은 R0 뿐이다.Correction. 원소를 나열한 부분의 3(k−mn)은 뒤의 등식에 쓰인 3(k−3mn)의 오기이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.
[4] 원소 3,6∈R0에 대하여 3=6∙0+3=6∙3+(−15)이고 0,3,−15∈R0이므로 집합 R0는 <성질 2>를 만족하지 않는다. 따라서 <성질 1>을 만족하는 집합 중에서 <성질 2>를 만족하는 집합은 존재하지 않는다.
[5] 연립방정식의 계수로 이루어진 행렬 M=(a1a3a2a4)의 행렬식 det(M)가 0이 아닌 조건을 찾으면 된다. 그런데 적당한 정수 k,m,n,p에 대하여 a1=3k,a2=3m+1,a3=3n+2,a4=3p+i이라고 놓으면 det(M)=(3k)(3p+i)−(3m+1)(3n+2)=3q+1인 정수 q가 존재하고 3q+1=0이므로 a4는 R0,R1,R2 중 어느 집합에 속해도 된다.
[6] 함수 g는 R2에 속하지 않는 모든 점 x에 대하여 g(x)=0이다. 따라서 a∈/R2일 때 x→alimg(x)=0이다. 또한 a∈R2일 때 g(x)의 좌극한과 우극한은 각각 x→a−limg(x)=0 이고 x→a+limg(x)=0 이므로 x→alimg(x)=0 이다. 따라서 A=R이다.