『今週の問題第81回の発展問題』解答


◆広島県 清川 育男 さんからの解答。

与えられた自然数をKとする。
ただし K≠2L
LはL≧0の整数とする。

最初の数をM
最後の数をM+N−1 とする。
またNは1より大きい整数、
Mは整数(0,負の整数も含む)とする。

ガウスの方法により、

(2M+N−1)N=2K

M=
――

――

――
...(1)

Mが整数であるためには
 N | K(NはKを割り切る。)。

NはN≠1でかつ奇数であればよい。

しかし、問題はMは自然数のときであるから、Mが負の整数のときは、0を挟んで負の部分と正の部分を
N>|M|であるから相殺すれば題意を満たす。

したがって仮説は成り立つ。

例えばK=99=3×3×11

1を除いた約数は3,9,11,33,99の5個である。

(1)式から

N=3のとき M=32
 32+33+34=99

N=9のとき M=7

 7+8+9+10+11+12+13+14+15=99
N=11のとき M=4
 4+5+6+・・・・・+14=99

N=33のとき M=−13

(−13)+(−12)+・・・+(−1)+0+1+2+3+・・・13+14+・・+19
=14+15+16+17+18+19
とする。

N=99のとき M=−48

(−48)+(−47)・・・+0+1+2+・・+48+49+50
=49+50
とする。


◆京都府 sambaGREEN さんからの解答こちらです。


◆埼玉県 \aleph_0 さんからの解答

仮説が正しいことを示します。

証明. 正の整数nが、初項aの連続するr個の正の整数の和として表されるとすると、

(1) n=a+(a+1)+...+(a+r−1)=r(2a+r−1)/2.
そこで、
Pn={(a,r)|a,rは正の整数で、2n=r(2a+r−1)}
と定義し(r=1の場合を含むことに注意)、
Dnをnの(正の)奇数の約数全体の集合とする。

さて、(a,r)∈Pnに対して、
(2a+r−1)−r=2a−1は奇数であるから、
r,2a+r−1の一方は奇数、他方は偶数である。

d=f(a,r)をこの奇数とすれば、dは2nの約数、したがって、nの約数である。
よって、fはPnからDnへの写像となる。

逆に、d∈Dnに対して、
{x,y}={d,2n/d} (x≦y)とおけば、x,yの一方は奇数、他方は偶数である。

そこで、
(a,r)=g(d)=((y−x+1)/2,x)とおけば、a,rは正の整数で、
r(2a+r−1)=xy=2n.

よって、gはDnからPnへの写像となる。

そして、定義よりf,gは互いに逆写像であるので、f,gは全単射である。したがって、

#Pn=#Dn.

以上より仮説が証明された。□

なお、x=2(a+r)−1, y=2a−1とおくことにより、Pnは次の集合とも対等であることがわかります。

Xn={(x,y)|x,yは(正の)奇数で、n=(x2−y2)/8}.


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