◆京都府 sambaGREEN さんからの解答。
【問題1】
kを整数とするとき,
f(n+ck)
=f(n+(k-1)c)
=f(n+(k-2)c)
=・・・
=f(n+c)
=f(n)より
f(n+ck)=f(n)となり,
単位周期cの倍数は数列{f(n)}の周期となる・・・(1)
いま,a=ck+j(1≦j<c)と仮定すると,(1)より
f(n)=f(n+a)=f(n+ck+j)=f(n+j)となり,
jは{f(n)}の周期となる。
しかし,これはcが単位周期であることに反する。
したがって,aはcで割り切れる。・・・(2)
【問題2】
すべてが1または2のときは単位周期が1になるので
2c−2
【問題3】
上記の考え方で,mpq−m通り
単位周期pの場合のmp−m通りと,
単位周期qの場合のmq−m通りを除くと
mpq−mp−mq+m 通り
【問題4】
(1)よりf(n+pq)+g(n+pq)=f(n)+g(n)
よって,{f(n)+g(n)}は周期pqの周期関数である
【問題5】
pqより小さい単位周期が存在するならば,(2)よりpまたはqまたは1
pが単位周期であると仮定すると
f(n+p)+g(n+p)=f(n)+g(n)・・・(3)
f(n+p)=f(n)であるから,g(n+p)=g(n)となり,
pが数列{g(n)}の周期になる。
しかし,pとqは互いに素であるから矛盾。
qが単位周期とした場合も同様。
1が周期であると仮定すると,(1)より,やはり(3)式が成り立ち,矛盾。
よって,pqが単位周期である。
◆宮城県 アンパンマン さんからの解答。
【問題1】
1)a=cq+r; c>r> 0と仮定すると
f(n+r)=f(n+r+cq)=f(n+a)=f(n)
つまりrもひとつの周期です。
しかしr<c(単位周期)になり、矛盾です。
【問題2】
2c-2
【問題3】
mpq-mp-mq+m
【問題4】
f(n+pq)+g(n+pq)=f(n)+g(n) であることから
pq は周期です。
つまり{f(n)+g(n)}も周期数列です。
【問題5】
いえる。
If c ≠ pq then c=1, or p, or q.
Suppose that c=p,
then f(n)+g(n)=f(n+c)+g(n+c)=f(n)+g(n+p)
→ g(n+p)=g(n) 矛盾
ほかの場合(c=1 or q)も同じです。
よって c=pq です。