【質問】数学ⅠA(集合):集合A=Bが成り立つことを証明する問題で、mもnもZの要素なので1つの何か分からない整数のはずなのに、m+1=n とおけるのはなぜですか?

〔質問〕
Zを整数全体の集合としたとき、次の二つの集合A、Bについて、A=Bが成り立つことを証明せよ。
A={4m+1|m∈Z}、B={4n-3|n∈Z}
という問題の回答が、
mを整数としたとき
4m+1=4(m+1)-3
ここでm+1も整数だから、これをnとおくと
4m+1=4n-3∈B
となっているんですが、mもnもZの要素なので1つの何か分からない整数のはずなのに、m+1=nとおけるのはなぜですか?
〔回答〕
まず、与えられた集合の意味合いですが、数式上は m やら n やらを用いないと表現できませんが、
要は、
・A:『4×整数+1』の形式で表せる数たち
・B:『4×整数-3』の形式で表せる数たち
ということだけを言っています。

ですので、4m+1=4(m+1)-3 というのが得られた際に、『4×整数-3』の形式であることに違いない、ということさえ示せればいい、という問題になっています。
 
 
引っかかっているのは、「いろんな値を取りうる m と、同じくいろんな値を取りうる n を勝手に関連付けていいのか」ということだと思いますが、
例えば、9 という数について考えてもらうと、
・A:「4×2+1」で m=2 に対応する要素
・B:「4×3-3」で n=3 に対応する要素
という話に確定します。
(m=2 なのであれば、n は具体的に 3 と定まる)

つまり、とある1つの要素について具体的に考えると、対応する m と n の間には +1 の関係がある(ランダムな関係ではない)わけで、
答案上は(求めろとは言われていないが)その関係性まで示してしまっている、という話です。
 
 
m, n という一般化された文字で表現されていますが、例えば、
「m=m1 のとき」のように「何か具体的な値を代入した」というイメージで答案を進めてもらって、
「4m1+1=4(m1+1)-3 で、m1+1 を n1 とすれば、『4×整数-3』の形式」みたいな書き方をしてもらっても構わないです。

 

※ 理解を優先するために、あえて大雑把に書いてある場合があります

 
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