假设命题对 m−1 成立。不妨设 a1<a2<…<am。由性质一(交换不变性),将操作序列重排为 (a1,−a2,−a3,…,−am,a2,a3,…,am,−a1)。
考虑具有性质 P 的操作组。第一次操作(加 a1)必须作用在 {n−a1+1,…,n} 中的某个数上(理由同 m=1 情形:若选其他位置 x≤n−a1,则 x+a1≤n,会与某个未被操作的数重复,违反性质 P)。设选了位置 p(值为 x∈{n−a1+1,…,n}),操作后该位置值为 x+a1>n。
此后,位置 p 的值始终 >n(因为后续操作最多加减 a2,…,am,而 a1<a2<…<am 且 ∑ai<n,但更关键的是:最后一次操作是 −a1,必须作用在位置 p 上才能将其恢复为 x≤n)。实际上,最后一次操作 −a1 必须作用在位置 p 上(否则位置 p 的最终值 =x,而 x 不在其他任何位置出现,无法构成排列)。
因此,第 2 到第 2m−1 次操作(即 −a2,…,−am,a2,…,am)必须全部作用在前 n−a1 个位置(即值在 {1,…,n−a1} 中的位置)上。这是因为:位置 p 的值 >n,若对位置 p 做 ±aj 操作,其值仍 >n−am>0 但可能与其他位置冲突;更严格地说,前 n−a1 个位置的值之和在操作过程中必须保持为 1+2+…+(n−a1) 的某种排列的和,否则最终无法构成 {1,…,n−a1} 的排列。
于是,第 2 到第 2m−1 次操作构成了对 {1,2,…,n−a1} 的一组操作序列 (−a2,…,−am,a2,…,am),其好组与次好组的差值为 f(−a2,…,−am,a2,…,am;n−a1)。由性质一,这等于 f(a2,…,am,−a2,…,−am;n−a1)。由归纳假设,此值等于 ∏j=2maj。
第一次操作有 a1 种选择(x∈{n−a1+1,…,n}),每种选择对应位置 p 固定,后续操作独立。且位置 p 从 >n 恢复为 x 的过程(第一次加 a1 使 x→x+a1,最后一次减 a1 使 x+a1→x)相当于位置 p 经历了一次“超出范围再返回”的过程,对排列奇偶性的贡献为偶(恒等)。因此:
f(a1,…,am,−a1,…,−am;n)=a1⋅f(a2,…,am,−a2,…,−am;n−a1)=a1⋅∏j=2maj=∏i=1mai.