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正の整数 k,n に対し, Fk(n) を nFk(n) が平方数となるような kn 以上で最小の整数とする.
正の整数 m,l が Fk(m)=Fk(l) をみたすとき, m=l であることを示せ.
平山:l=a2m と書けまして… 渡辺:a って有理数だよね? 宿田:9 と 4 みたいだと整数じゃないのね 馬杉:m と l の平方数に対する complement みたいなのが一緒で 宿田:じゃあ m=gx2,l=gy2 とおきますか 馬杉:km と kl の間から平方数の g 倍を取ればいい 平山:m,l 自身がその形だから終わりですね 渡辺:いけるいける
m>l を仮定して矛盾を導けばよい. 正の整数 n に対し, f(n) を n の最大の平方因子とし, g(n)=n/f(n) とする. ここで g(Fk(m))=g(Fk(l)) を s とおくと, 積が平方数であるような正の整数 n,n′ は g(n)=g(n′) をみたすことに留意すれば, g(m)=g(l)=s である. したがって, 以下をみたすような正の整数 x,y,z がとれる. m=sx2, l=sy2, Fk(m)=Fk(l)=sz2 このとき z は sz2>ksx2 なる最小の整数 z として表現されるから,kx<z≦kx+1であり, 同様に ky<z≦ky+1 である. 一方, m>l より x>y であるから, 以下より矛盾を得る.kx≧k(y+1)≧ky+1