我只是给了一个特解。大致证明如下:
设k是比值。由题意x+z=k(y+z),k,z为非负整数。变形得,x-ky=(k-1)z。然后讨论k,
(1)哪些情况下,可以得到比值k=0?
k=0,则x=-z。因为z ≥ 0,所以x≤0。注意到y+z不能为0,因此排除掉x=y。
即,当x≤0,且x不等于y时,取z=-x,可以使得比值为0。
(2)哪些情况下,可以得到比值k=1?
当k=1,则x-y=0。即,当x=y时,取任意的非负整数z,均可使比值为1。
(3)哪些情况下,可以得到比值为k=2?
当k=2时,z=x-2y。因为z≥0,所以x≥2y。即,x≥2y时,取z=x-2y,可以使得比值为2。
(4)哪些情况下,可以得到比值k>2?
此时,可以变形为 z=x/(k-1)-k×y(k-1)。注意k和k-1互质,此时k-1必须是x和y的公约数,才能保证z为整数。即意味着,需要存在k,满足x≥ky,且k-1是x,y的公约数。
当y>0,k≤x/y,且k>1,该取值范围至少要包含一个公约数d=k-1,否则将无解。最小的一个公约数是d=1,因此k=d+1=2≤x/y, 即x≥2y。
当y<0,k≥x/y,且k>1。该取值范围至少要包含一个公约数d=k-1,否则将无解。取最大公约数d=gcd(x,y)。因此k=d+1≥x/y,即x≥(d+1)y。显然,d+1≥2。
因此,当x≥2y时,根据(3),取z=x-2y,必然能够使得比值k=2。根据(4),可能存在适当的z使得分式取得大于2的比值。
随手一证,略混乱,凑合看吧,大致思路可行。先前没考虑,x,y为负数,现在加上一些。
当然,这个仅供参考,也可能有更好的思路的。