证明:熟知在a、b互素时,对任意整数n有整数x、y,使ax+by=n.当n>ab-a-b时,首先取0≤x<b(若x>b则用x-b、y+a代替x、y),我们有
by=n-ax>ab-a-b-ax≥ab-a-b-a(b-1)=-b
所以y>-1也是非负整数.即n>ab-a-b时,有非负整数x、y使ax+by=n.
因为a、b、c两两互素,所以(bc,ac,ab)=1.
令(bc,ac)=d.则(ab,d)=1,所以方程
abz+dt=n (1)
有整数解,并且0≤z<d(若z>d则用z-d、t+ab代替z、t).
设 bc=da1,ac=db1,那么(a1,b1)=1.在n>2abc-bc-ca-ab时,
即 t>a1b1-a1-b1
从而方程 a1x+b1y=t (2)
有非负整数解(x,y).
由(1)与(2)消去t可得
bcx+acy+abz=n
有非负整数解.
另一方面,若有非负整数x、y、z使
2abc-bc-ac-ah=xbc+yac+zab
则 bc(x+1)+ac(y+1)+ab(z+1)=2abc
于是应有,a整除bc(x+1),因(a,bc)=1.所以,a整除x+1,从而c≤x+1.同理有,b≤y+1,c≤z+1.因此
3abc=bca+acb+abc≤bc(x+1)
+ac(y+1)+ab(z+1)=2abc
由于a、b、c都是正整数,这是不可能的,故2abc-bc-ca-ab不能表成xbc+yca+zab(x、y、z为非负整数)的形式.